Als we denken aan levensondersteunende systemen in de ruimte, denken we waarschijnlijk aan zoiets als de film “The Martian”, waarin een astronaut ternauwernood de eindjes aan elkaar knoopt door aardappelen te verbouwen in de Martiaanse regolith. Maar in een nieuw artikel, gepubliceerd in Acta Astronautica, wordt opgemerkt dat het verbouwen van voedsel slechts een klein onderdeel is van de hele cyclus van het in leven houden van astronauten in de ruimte. Om te begrijpen hoe moeilijk het zal zijn, moeten we naar het grotere plaatje kijken.
Het ruimtevoedselsysteem bestaat uit vijf kritieke elementen: productie, verwerking na de oogst, afvalbeheer, bereiding en het sociaal-culturele aspect (consumptie).
Als één van deze elementen faalt, kan het hele systeem instorten en kan letterlijk iedereen die het systeem gebruikt verhongeren.
Verwoestende straling
Fabricage lijkt een relatief eenvoudig proces. Natuurlijk kunnen we alles wat we nodig hebben voor een vijf jaar durende missie naar Mars voorverpakken, maar dat zou een ton aan gewicht toevoegen, wat betekent dat een deel van de lading voor andere doeleinden kan worden gebruikt. En zonder recycling wordt afvalverwerking veel… verspillender.
Organisch materiaal uit menselijk afval is een belangrijke component voor plantengroei, dus een gesloten kringloop tussen de twee is een van de beste manieren om een “gesloten kringloop” voedselsysteem te creëren.
Er zijn echter nog andere factoren om rekening mee te houden. Eén daarvan is de omgeving. Straling is alomtegenwoordig in de ruimte en de meeste mensen zijn zich bewust van de negatieve effecten ervan op de menselijke fysiologie. Maar het heeft ook invloed op voedsel en bacteriën. Voedsel vijf jaar lang bewaren en proberen het eetbaar te houden terwijl het voortdurend wordt blootgesteld aan straling is een zekere weg naar een ramp.
Op dit moment zijn wetenschappers er zelfs niet zeker van dat ze voedsel zo lang veilig kunnen bewaren onder deze omstandigheden. Zelfs als het mogelijk zou zijn, zou de straling bacteriën kunnen laten muteren, waardoor ze potentieel gevaarlijker en moeilijker te vernietigen worden. Het is waarschijnlijk niet mogelijk om de levensinstandhoudingssystemen in stand te houden als iedereen op de missie voedselvergiftiging heeft.
Natuurkundige wetten versus koken
Een ander aspect van de omgeving is het kookproces zelf. Hoewel het een aantal psychologische voordelen heeft (die we later zullen bespreken), werken de wetten van de fysica anders in microzwaartekracht of lage zwaartekracht.
In microzwaartekracht of gedeeltelijke zwaartekracht gedragen vloeistoffen, warmte en deeltjes zich vreemd, en dit zijn allemaal cruciale onderdelen van het kookproces. We zullen niet alleen systemen moeten bouwen die specifiek zijn aangepast voor gebruik in dergelijke omgevingen, maar we zullen ook astronauten moeten trainen om te koken in omstandigheden waarin nog nooit iemand heeft gekookt.
De eerste astronauten die naar Mars worden gestuurd, zullen ongetwijfeld tot de psychologisch meest stabiele (en grondigst geteste) mensen uit de geschiedenis behoren. Maar zelfs zij zullen ondersteuning nodig hebben tijdens een meerjarige missie naar de Rode Planeet. Voedsel kan helpen: er is bewijs dat het verbouwen van gewassen en koken een positief effect heeft op het psychologisch welzijn.
Koken kost echter tijd die besteed zou kunnen worden aan andere belangrijke taken, zoals lichaamsbeweging of navigatie. Er moet dus een afweging worden gemaakt tussen de psychologische voordelen van deze systemen en de opportuniteitskosten van andere belangrijke taken.
Ik wil geen aardappelen meer!
Een ander groot probleem voor astronauten is “menumoeheid”. Als je vijf jaar lang elke dag dezelfde voedzame pasta eet, is het waarschijnlijk dat je er na verloop van tijd minder van gaat eten, gewoon omdat het je verveelt. Als een product geen “organoleptische eigenschappen” heeft (d.w.z. smaak, textuur en geur), is het waarschijnlijk dat de astronauten het gewoon weggooien in plaats van het op te eten.
In ieder geval is ondervoeding tijdens een meerjarige ruimtemissie een zekere weg naar een ramp.
Al deze factoren maken het creëren van voedselsystemen voor de ruimte zo’n ontmoedigende taak. Om er zeker van te zijn dat het systeem zal werken voordat het in een echte missie wordt getest, stellen de auteurs hun oplossingen voor.
We zouden een “digitale tweeling” van het voedselsysteem moeten maken, inclusief modellen van hoe de verschillende technologieën op elkaar inwerken en de in- en uitgangen van het systeem zelf. Dit kan ook nuttig zijn voor het modelleren van storingen die kunnen worden aangepakt door het systeem “modulair” te maken, met gemakkelijk vervangbare of uitwisselbare onderdelen, zodat één storing niet het hele voedselproductiesysteem uitschakelt.
Maar om er echt zeker van te zijn dat het systeem werkt, moeten we het eerst op aarde testen. Natuurlijk zal het niet in staat zijn om de complexiteit van koken in microzwaartekracht of de stralingsgevaren van de ruimte te simuleren, maar we moeten tenminste ergens beginnen.
