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宇宙食は、宇宙飛行士が宇宙空間でのミッション中に消費するために製造および加工された食品の一種です。[ 1 ]このような食品には、宇宙で働く人々にバランスの取れた食事と十分な栄養を提供すると同時に、有人宇宙船の機器で満たされた無重力環境で保管、調理、消費が容易で安全であるという特定の要件があります。宇宙食は、重量を最小限に抑え、長期保存を確保するために、一般的にフリーズドライされています。食べる前に水分を戻します。スピルリナ、果物、サンドイッチなどの未加工の食品が宇宙に持ち込まれたこともあります。包装は、チューブ、缶、密封されたプラスチックパッケージなど、さまざまなものがあります。
近年、宇宙食は、宇宙計画に参加する様々な国によって、自国の文化的アイデンティティを共有し、誇示し、異文化間のコミュニケーションを促進する手段として利用されてきた。宇宙飛行士は宇宙で多種多様な食品や飲料を摂取するが、1963年に宇宙科学委員会の有人宇宙飛行委員会が最初に考えたのは、必要なビタミンや栄養素をすべて供給する配合食を宇宙飛行士に提供するというアイデアだった。[ 2 ]
宇宙食にはいくつかの分類があり、以下のとおりです。[ 3 ] [ 4 ]
より一般的な主食や調味料には分類がなく、単に品名で知られています。
宇宙での消費に適した食品を設計することは、しばしば困難なプロセスです。食品が宇宙に適していると見なされるためには、いくつかの基準を満たす必要があります。食品は生理学的に適切でなければなりません。つまり、栄養価が高く、消化しやすく、おいしいものでなければなりません。次に、食品は無重力環境での消費を想定して設計されている必要があります。そのため、食品は軽量で、適切に包装され、すぐに提供でき、後片付けが最小限で済むものでなければなりません。最後に、食品は使用中を通してエネルギー消費を最小限に抑える必要があります。保存性が良く、簡単に開封でき、廃棄物がほとんど出ないものでなければなりません（たとえば、パンくずが出やすい食品は宇宙には適していません）。[ 6 ]
炭酸飲料は宇宙で試されたことがあるが、微小重力によるげっぷの変化のため好まれていない。胃の中で液体とガスを分離する重力がないため、げっぷは「湿ったげっぷ」と呼ばれる一種の嘔吐となる。[ 7 ]コカ・コーラとペプシは1985年のSTS-51-Fで初めて運ばれた。コカ・コーラは、生化学実験に使用されるBioServe Space Technologiesのハードウェアを利用した特別設計のディスペンサーで、その後のミッションでも運ばれた。宇宙ステーションMirは1996年にペプシの缶を運んだ。
宇宙空間での味覚と嗅覚の低下を相殺し、微小重力下での湿ったげっぷの可能性を減らすビールも開発されている。フォー・パインズ社が特別に製造したスタウト「ボストーク」を使用した放物線飛行実験では、炭酸を減らしたレシピが宇宙用に意図された基準を満たしていることが実証された。 [ 8 ]宇宙で数世代にわたって栽培された作物から収穫された大麦も、ビールの製造のために地球に持ち帰られた。宇宙食ではないが（同じ高炭酸の「地球」レシピが使用されている）、この研究は、宇宙で栽培された原料が製造に安全であることを実証した。[ 9 ]
宇宙パンは、さまざまな課題のために実現が困難であることが証明されています。2012年までに、生地を（イーストではなく）溶解したCO2で発酵させ、低温プロセスで調理する方法が提案され、将来の宇宙飛行で大量の材料から焼きたてのパンを焼くことが可能になるかもしれません。[ 10 ]
宇宙食の包装の主な目的は、食品を保存し、保管することです。しかし、包装は軽量で、廃棄しやすく、食品を調理して食べるのにも役立つものでなければなりません。包装にはバーコード付きラベルも付いており、宇宙飛行士の食事を追跡することができます。[ 11 ]また、ラベルには食品の調理方法が英語とロシア語の両方で記載されています。[ 7 ]
ロシアの宇宙開発計画で作られた食品の多くは缶詰やブリキ缶に詰められています。[ 12 ]これらは電気抵抗加熱（オーム加熱）方式で加熱され、缶切りで開けられ、中の食品はそのまま食べられます。ロシアのスープは水で戻して、パッケージから直接食べられます。[ 13 ]
NASAの宇宙食はレトルトパウチ[ 14 ]で包装されているか、凍結乾燥されています[ 12 ] 。また、トレイに収まるように密封容器に包装されています。トレイの底面にはストラップが付いており、宇宙飛行士はトレイを脚や壁などの固定点に取り付けることができます。また、微小重力環境で飲料パウチや食器を固定するためのクリップも付いています[ 15 ] 。
国際宇宙ステーションには、包装された食品を消費前に準備するための再水和室と食品ウォーマーが備え付けられています。[ 16 ] ISSの最初のギャレーはロシア軌道セグメント（ROS）にあり、食品を再加熱するための水和システムと缶詰食品用の食品ウォーマーが含まれていました。米国は、パケットスタイルの食品を再加熱する機能を提供するために、ブリーフケースのような形状の2番目の食品ウォーマーシステムを開発しました。乗組員の増加により、ユニティモジュールに2番目のギャレーが追加されました。ロシア、スペースシャトル、その他のISS宇宙飛行士は、異なるスケジュールでそれぞれのセグメントで食事をすることが多かったため、合同夕食はまれでした。 [ 17 ] [ 18 ]
天宮宇宙ステーションでは、キッチンは居住区や娯楽システムとともに天河コアモジュール内に設置されています。 [ 19 ] [ 20 ]キッチンには、調理用の小さなキッチンテーブルと、宇宙飛行で初めてとなる電子レンジが備えられています。[ 21 ] [ 22 ]中国有人宇宙局（CMSA）の主任宇宙飛行士トレーナーである黄偉芬氏は、その意図は宇宙飛行士が「必要な時にいつでも温かい食べ物を食べられるようにすること」だと説明しました。[ 23 ] [ 24 ]中国は後に宇宙で対流式オーブンを使用する実験を行いました。神舟21号は、密閉された空間や微小重力下で安全に使用できるよう、空気浄化装置と残留物収集装置を内蔵したエアフライヤーを天宮に届けました。この新しいオーブンは、単なる再加熱ではなく、食品の焼き物やグリルを可能にします。中国の宇宙飛行士はこれを使ってバーベキューチキンウィングやステーキをグリルしました。[ 25 ] [ 26 ]
初期の宇宙食は、主に一口サイズの立方体、フリーズドライ粉末、アルミチューブに詰められた濃厚な液体で構成されていました。1962年のマーキュリー計画第3ミッションで初めて使用されたのは、アメリカの宇宙飛行士ジョン・グレンで、彼はアルミチューブから直接、具体的にはアップルソースを食べました。[ 27 ]しかし、チューブは最終的に廃止されました。その設計では食品の匂いや見た目が確認できず、また食感も提供できる食品の種類を制限する要因となったためです。[ 27 ]再水和可能なフリーズドライ粉末や、高カロリーの一口サイズの立方体食品も利用可能でした。これらのソリューションにも課題がありましたが、時間が経つにつれて、粉末は再冷凍しやすくなり、立方体は機器上で崩れないようにゼラチンでコーティングされました。[ 28 ]アポロ8号ミッションで「スプーンボウル」が導入されたことで、宇宙飛行士はパッケージの中身を開けてスプーンで簡単な食事を食べることができた。[ 29 ]
ボストーク1号（1961年）での昼食に、ユーリ・ガガーリンは160グラム（5.6オンス）入りの歯磨き粉のようなチューブ3本から食事をとった。そのうち2本には肉のピューレが入っており、1本にはチョコレートソースが入っていた。
1961年8月、ソ連の宇宙飛行士ゲルマン・チトフは、ボストーク2号で宇宙酔いを経験した最初の人間となり、宇宙で嘔吐した最初の人物として記録されている。[ 30 ]この出来事は「宇宙飛行における栄養の必要性を告げるものとなった」。[ 31 ]
1962年に地球周回軌道に乗った最初のアメリカ人であるジョン・グレンは、無重力状態での食事実験を行うことになっていた。一部の専門家は、無重力状態が嚥下機能に悪影響を与えるのではないかと懸念していた。しかし、グレンはそのような困難を経験せず、微小重力は食道の蠕動運動によって行われる自然な嚥下プロセスに影響を与えないことが判明した。
後期のマーキュリー計画（1959～1963年）の宇宙飛行士たちは、提供された食事を嫌っていた。彼らは一口サイズのキューブ、フリーズドライの粉末、半液体のチューブを食べていた。宇宙飛行士たちはそれを食欲をそそらないと感じ、フリーズドライ食品を水で戻すのに苦労し、チューブを絞ったりパンくずを集めたりするのも嫌だった。[ 3 ]ミッション前には、宇宙飛行士たちは飛行中に排便する可能性を減らすために、打ち上げ当日の朝食として残渣の少ない食事を与えられた。[ 32 ]
マーキュリー計画で生じた食料に関するいくつかの問題は、後のジェミニ計画（1965～1966年）で解決された。チューブ（中身の食料よりも重いことが多かった）は廃止され、一口サイズのキューブにゼラチンコーティングを施して崩れないようにし、より簡単な水分補給方法が開発された。メニューも拡大され、シュリンプカクテル、チキンと野菜、トーストスクエア、バタースコッチプディング、アップルジュースなどが追加された。[ 3 ]
ジェミニ3号の乗組員は宇宙飛行中にコーンビーフサンドイッチをこっそり持ち込んだ。ミッション司令官のガス・グリソムはコーンビーフサンドイッチが大好きだったので、パイロットのジョン・ヤングは同僚の宇宙飛行士ウォルター・シラに勧められてサンドイッチを持参した。しかし、ヤングは許可された食品しか食べてはいけないことになっており、グリソムは何も食べてはいけないことになっていた。パンくずが浮遊すると問題になる可能性があり、グリソムはサンドイッチをしまい、宇宙飛行士たちはNASAから軽い叱責を受けた。[ 33 ]議会公聴会が開かれ、NASA副長官のジョージ・ミューラーは二度と繰り返さないと約束させられ、NASAは今後のミッションで宇宙飛行士が何を持ち込むかについて改めて警戒を強めた。[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]
アポロ計画（1968～1975年）に先立ち、初期の宇宙食開発は米国空軍航空宇宙医学学校とナティック陸軍研究所で行われた。[ 31 ]アポロ計画では、新たに温水が利用できるようになったことで、フリーズドライ食品の水分補給が簡単になり、より食欲をそそる結果が得られたため、食品の選択肢がさらに拡大した。宇宙飛行士が宇宙で過ごす時間が長くなるため、これはアポロ計画において重要な側面であった。食欲をそそる食品は乗組員が適切な栄養状態を維持できる可能性を高め、[ 27 ]「スプーンボウル」によってより通常の食事習慣が可能になった。食品は特殊なプラスチック製のジッパー付き容器に保存でき、水分によって食品がスプーンに付着した。[ 3 ]しかし、当時は胃腸系を過剰に刺激しないように食品に香辛料をほとんど使わなかったため、味のなさが問題となった。そのため、宇宙飛行士たちは常にもう少し味のある食べ物を探していました。アポロ17号の月面歩行者ハリソン・シュミットの好物はベーコンスクエアで、バズ・オルドリンはエビを好み、ポール・J・ワイツはアイスクリームを選びました。[ 37 ] [ 38 ]後期のアポロ計画では、レトルトパウチや缶詰を利用するように食品が改良されました。これにより食品の温度が安定し、より長期間保存できるようになりました。[ 27 ]
バズ・オルドリンは月面で長老派キリスト教の聖餐式にあずかった。それは宇宙ミッションの2週間前に彼の牧師であるディーン・ウッドラフ牧師によって聖別されていた。 [ 39 ]
「教会からいただいた聖杯にワインを注ぎました。月の重力の6分の1で、ワインはゆっくりと優雅にカップの側面を伝って流れていきました。月面で最初に注がれた液体、そしてそこで最初に食べられた食べ物が聖餐の要素だったというのは、興味深いことでした。」—バズ・オルドリン[ 39 ]
アルドリンは、その日曜日の安息日に地元の教会と同じ時間に聖体拝領を受け、後に「故郷の教会、そして世界中の教会との一体感を特に強く感じた」と述べた。[ 39 ]
スカイラブ宇宙ステーション（1973～1974年）の居住スペースが広くなったことで、船内に冷蔵庫と冷凍庫を設置することが可能になった。[ 40 ]これにより、生鮮食品や冷凍食品を保管できるようになり、微小重力が将来のミッションの主な障害となった。[ 41 ] : 142～144スカイラブの太陽電池パネルが打ち上げ中に損傷し、スカイラブ2号の乗組員が修理を行うまでステーションがアポロ望遠鏡マウントからの最小限の電力に頼らざるを得なくなったとき、管制センターが稼働を維持したシステムの中に冷蔵庫と冷凍庫があった。軌道作業場（OWS）モジュールには、食事の準備と食事専用の特別に設計された士官室があった（右の画像を参照）。
食事用のテーブルも用意されており、三角形のレイアウトによって階層的な地位を回避し、社会的結束を支えるように設計されていた。テーブルと椅子は床に固定され、足と太ももを拘束する装置が取り付けられており、より通常の食事体験が可能になっていた。使用されたトレイは食品を温めることができ、食器を保持する磁石と食品容器を開けるためのはさみが付いていた。[ 41 ]： 142-144 [ 42 ]： 29さまざまな微小重力拘束装置を使用することで、3 人の乗組員全員が同時に収容できた。[ 43 ]食事の配置が改善された結果、スカイラブに乗船した宇宙飛行士は、記録上最も優れた栄養摂取量を維持した。[ 40 ]
メニューには 72 品目があり、初めて約 15% が冷凍食品でした。シュリンプ カクテルとバター クッキーは定番の人気商品で、ロブスター ニューバーグ、焼きたてのパン[ 44 ] 、加工肉製品、アイスクリームなどがその他の選択肢に含まれていました。[ 40 ]食事はアポロ計画で使用されたものと似ていましたが、保存のために缶詰に密封されていました。[ 44 ]乗組員はアポロ計画のものよりはましだと感じましたが、それでも満足できませんでした。これは、宇宙では食べ物の味が地球上とは異なっていたことが一因です。[ 41 ] : 292–293、308冷凍食品が最も人気があり、無重力による副鼻腔の充血で味覚と嗅覚が鈍っていたため、辛い食べ物を好んでいました。[ 42 ] : 130 [ 41 ]： 292-293、308無重力状態は食事と片付けの両方のプロセスを複雑にし、乗組員はハウスキーピングに1日最大90分を費やした。[ 45 ]
宇宙飛行士の要望により、NASAはスカイラブミッションの1回にクリームシェリーを用意し、一部を低重力航空機でのテスト用にパッケージ化した。微小重力下では匂いがすぐに周囲に広がり、NASAはシェリーが嘔吐反射を引き起こすことを発見した。宇宙にアルコールを持ち込むことに対する世間の反応を懸念し、NASAはこの計画を断念した。宇宙飛行士たちは代わりに、ミッション前の特別食を摂りながら購入したシェリーを飲んだ。[ 44 ]
アポロ・ソユーズテスト計画（1975年）の宇宙飛行士たちは、合同乗組員が一緒に食事をした際に、ソ連の宇宙食のサンプルを受け取った。ソユーズ19号が提供した食品の中には、缶詰の牛タン、包装されたリガパン、チューブ入りのボルシチ（ビーツスープ）、キャビアなどがあった。ボルシチには「ウォッカ」とラベルが貼られていた。[ 46 ]
ソ連のサリュート宇宙ステーションは、作業用テーブルや一緒に夕食をとるためのテーブルなど、さまざまな活動のためのゾーンに構造化された最初の宇宙ステーションでした。1970年代半ばまでに、ロシアのサリュート宇宙研究ステーションの宇宙飛行士は、軌道上の宇宙菜園で栽培されたトマト、コリアンダー、キュウリなどの新鮮な食品を食べることができ、中には食事と一緒にワインやウォッカを一口飲むことができた者もいました。[ 37 ] 1971年4月に打ち上げられたサリュート1号の先駆的なオアシス温室は、後のサリュート宇宙ステーション、ミール、国際宇宙ステーションでの植物栽培施設の導入につながり、最初の宇宙栽培野菜は1975年にサリュート4号で食べられたと伝えられています。[ 37 ] [ 47 ]
インターコスモス宇宙計画の一環として、ソ連の同盟国であるブルガリア人民共和国は、1960年代から東側諸国における共産主義の終焉である1989年から1990年まで、宇宙技術の研究と展開に積極的に参加した。1973年にブルガリア科学アカデミーの一部として設立された低温生物学・凍結乾燥研究所（現在は低温生物学・食品技術研究所）は、この計画のために宇宙食を製造した。[ 48 ] [ 49 ]メニューには、タラトル、サルマ、ムサカ、リュテニツァ、キセロ・ムリャコ、乾燥野菜や果物などの伝統的なブルガリア料理が含まれる。 [ 50 ] [ 51 ]
NASAのISSでの食事の目標は、地球での体験にできるだけ近づけることであり、より受け入れやすく美味しい食べ物を提供することを目指しています。[ 52 ]現代の宇宙飛行士は、メインコースの選択肢が広がり、多くの宇宙飛行士は、フルーツサラダやスパゲッティなどの食品リストから個別のメニューをリクエストします。室温で安全に保管できる新鮮な果物や野菜は、宇宙飛行中に食べられます。宇宙飛行士は、保存期間が長く、風味が強いビーフジャーキーを飛行用にリクエストすることがあります。 [ 53 ] [ 54 ] ISSの食事は、交換を可能にし、微小重力環境での問題を防ぐために個別に包装されている点で、スペースシャトルと似ています。水の供給が限られているため、水分補給方法よりも耐熱性食品に重点が置かれています。[ 52 ]
2002年以来、小型のLADA温室システム（葉室はわずか16×20×26cm ）が国際宇宙ステーションに搭載され、微小重力下での植物の生育を研究したり、宇宙飛行士のための食用野菜を栽培したりするために使用されている。LADAには制御モジュールが付属しており、宇宙で栽培・食用とする植物の根を張るための培地が既に搭載された状態でステーションに送られた。
NASAの先進食品技術プロジェクト（AFT）は、長期宇宙探査ミッションに十分な食料供給を確保する方法を研究しています。[ 69 ]この研究は主に、長期宇宙飛行によって引き起こされる健康への悪影響を軽減することに焦点を当てています。[ 52 ]健康への影響には、体重減少、脱水症状、赤血球数の減少、便秘、電解質バランスの崩れなどの症状が含まれます。先進食品技術プロジェクトは、これらの悪影響を最小限に抑える宇宙食の開発を目指しています。[ 70 ]
2003年10月、中華人民共和国は初の有人宇宙飛行である神舟5号を開始しました。宇宙飛行士の楊利偉は、特別に加工された魚香豚肉（中国語：鱼香肉丝）、宮保鶏丁（中国語：宮保鶏丁）、八宝飯（中国語：八宝飯）を持参し、中国の薬草茶とともに食べました。[ 71 ]この飛行と2007年の次の有人飛行のために作られた食品は、一般市場向けに商品化されました。[ 72 ]
天宮宇宙ステーションでは、宇宙飛行士の好みに基づいて選ばれた 120 種類の食品からなる食事が船内に保管されている。ニンニクソースの細切り豚肉、宮保鶏丁、黒胡椒牛肉、魚香細切り豚肉、漬物キャベツなどの主食や、さまざまなお茶やジュースなどの飲料は、天舟級無人貨物宇宙船の往復によって補給される。新鮮な果物や野菜はクーラーに保管されている。CMSA の主任宇宙飛行士トレーナーである黄偉芬氏は、ほとんどの食品は固形で骨がなく、小さく切られた状態で調理されていると説明している。豚肉ソースや四川山椒ソースなどの調味料は、微小重力下での味覚の変化を補うために使用される。 [ 23 ] [ 24 ]食品は、天舟 4 号で野菜の供給量を増やしたように、宇宙飛行士のフィードバックに応じて調整されることが多い。[ 73 ]
さらに、中国の天宮2号宇宙ステーションでは、食用雑草の一種であるタレノコシや米など、微小重力環境下で食料を栽培する実験が行われています。また、同ステーションではカイコも飼育されており、これは長期宇宙ミッションにおけるタンパク源として利用できるかどうかを学生たちが検証するために考案した実験です。[ 8 ]
現在、長期宇宙ミッション（2.5年以上）に適した食品および包装ソリューションの開発に多くの取り組みが行われています。主な目標は、宇宙飛行士に美味しく栄養価の高い食品を提供することであり、さらに体積、質量、廃棄物を最小限に抑えることも考慮されています。[ 74 ]
重要な考慮事項は、長期ミッション中に発生する廃棄物を最小限に抑えることです。生分解性、食用、再利用可能な包装ソリューションの重要性が強調されており、これらは固形廃棄物管理システムへの負担を軽減します。食品の保存期間を最大化することも提案されており、廃棄物の削減にさらに役立ちます。[ 74 ]
月面および惑星表面ミッション向けの食料システムに関する研究も行われている。現在、作物の加工に重点が置かれており、水耕栽培された作物がメニューの大部分を占めることを目指している。初期の作物の候補としては、白ジャガイモ、サツマイモ、大豆、小麦、米などが挙げられる。二次的な利点としては、酸素と二酸化炭素の生産と調整が容易になることが挙げられる。[ 74 ]
宇宙飛行士が精神的および身体的健康を維持するために推奨されるレベルの栄養素だけでなく、長期宇宙飛行に必要な適切な量の栄養素を確実に摂取できるようにすることに重点を置いています。研究によると、栄養要件は宇宙滞在時間によって変化します。たとえば、カルシウムの推奨量は1日1000mgですが、長期ミッションでは1日1200mgに増加します。[ 74 ] [ 75 ]
1970年代初頭のアポロ宇宙計画の人気に乗じて、ピルズベリーは消費者市場向けに「フードスティック」（「スペースフードスティック」とも呼ばれる）を販売した。 [ 76 ] 1箱に個包装されたスティックが14本入っており、ピーナッツバター、キャラメル、チョコレートなど6種類のフレーバーがあった。フードスティックは「栄養バランスの取れた間食」として販売された。 派生商品の例は、NASA宇宙センターのギフトショップ、一般的なお菓子や雑貨店、オンライン小売店、軍放出品店で見つけることができる。人気のある例としては、フリーズドライアイスクリームがある。 1959年に最初に販売されたタンは、1960年代にアメリカの有人宇宙飛行に採用されたことで人気が高まった。[ 77 ]
重力がないため、胃の内容物は浮いて、胃の上部、肋骨の下、胃の上部にある弁の近くにとどまる傾向があります。この弁は完全に閉じるものではなく（重力で動く筋肉にすぎません）、げっぷをすると、胃の内容物から湿ったげっぷになります。