Технології життєзабезпечення на МКС: сублімація їжі та рециркуляція води для майбутніх місій

Забезпечення екіпажу Міжнародної космічної станції (МКС) вимагає застосування харчових продуктів із мінімальною вагою, високою стабільністю та зручністю використання в умовах мікрогравітації. Ця потреба стимулює розвиток технологій, критично важливих для тривалих космічних експедицій, зокрема до Місяця та Марса.

Для запобігання втраті поживних речовин у довгозберіганих продуктах використовується сублімаційна сушка, технологія, що застосовувалася ще з програми «Джеміні». Цей процес видаляє вологу шляхом вакуумної сублімації льоду, дозволяючи астронавтам відновлювати страви, як-от яєчня чи паста, до їхньої первісної консистенції. Ліофілізація вважається оптимальною для збереження якості, оскільки вона дозволяє зберегти до 99 відсотків поживних речовин та біологічно активних речовин, при цьому форма і колір продукту не змінюються. На відміну від високотемпературних методів, цей процес практично повністю зберігає біоактивний комплекс рослинної сировини.

У раціоні МКС існують специфічні вимоги до форми їжі, пов'язані з невагомістю. Перевага надається тортильям замість хліба, оскільки останній генерує крихти, які можуть становити загрозу для чутливого електронного обладнання. Крім того, харчування астронавтів регламентується для протидії атрофії м'язів та втраті кісткової маси. Нещодавні інновації включають введення до раціону білків з амаранту, багатих на кальцій, як крок у боротьбі з остеопенією. Дослідження, зокрема зразки салату, вирощеного в системі «Veggie» NASA між 2014 та 2016 роками, підтверджують безпечність та поживність свіжовирощеної їжі, хоча ризики, пов'язані з бактеріями, як-от кишкова паличка, залишаються актуальними.

Життєво важливим аспектом функціонування МКС є управління водними ресурсами. Сучасні системи рециркуляції здатні відновлювати приблизно 93 відсотки використаної води з дихання, поту та сечі екіпажу. Ця ефективність знижує залежність від поставок із Землі, вартість яких у минулому сягала від 20 000 до 40 000 доларів США за кілограм. Розробка технологій автономного забезпечення ресурсами є пріоритетом для майбутніх довготривалих місій.

Європейське космічне агентство (ESA) досліджує виробництво білкового порошку Solein на місці, що може забезпечити виробництво їжі в далеких польотах. Перспективи колонізації вимагають розвитку агротехнологій для культивування їжі на поверхні Місяця та за її межами. Дослідження з використанням реконструйованого місячного реголіту, отриманого зі зразків «Аполлон», показали, що рослини можуть краще рости в місячному ґрунті, ніж у марсіанському, незважаючи на наявність азоту в останньому. Водночас, виклики залишаються значними: щільність марсіанського ґрунту обмежує доступ кисню до коріння. Ці зусилля є основою для реалізації амбітних планів, як-от місія Artemis III, запланована на 2028 рік, та майбутні польоти на Марс.