NASA giải quyết vấn đề thực phẩm trên không gian như thế nào?

Ăn uống đầy đủ chất dinh dưỡng đã là điều không đơn giản đối với chúng ta và điều đó còn khó khăn hơn rất nhiều lần đối với các phi hành gia trên vũ trụ, nơi tất cả các hoạt động sống của con người đều trở nên “bất bình thường”. NASA nhận định đây là bài toán đầy khó khăn cần phải giải quyết nhưng nếu thành công, nó sẽ tạo động lực vô cùng to lớn giúp con người tiến xa hơn vào vũ trụ, đạt được những khám phá vĩ đại hơn nữa. Vậy họ đã làm gì để giải bài toán lương thực cho con người trên vũ trụ?

Cách giải quyết vấn đề thức ăn cho các phi hành gia của NASA

Chuyện kể rằng khi bắt đầu chuyến thám hiểm thế giới kéo dài 4 năm, đô đốc George Anson đã mang theo thủy thủ đoàn 2000 người nhưng khi về thì chưa đầy một nửa. Hầu hết đều chết trên đường đi bởi căn bệnh scurvy và nguyên nhân chính là thiếu hụt vitamin C. Nghe câu chuyện có vẻ nghiêm trọng nhưng theo Scott Smith, chuyên gia dinh dưỡng tại NASA thì điều đó vẫn còn quá đơn giản so với những gì mà họ phải giải quyết trên vũ trụ.

Đối với những chuyến đi dài trong tương lai, các phi hành gia phải tự đem theo tất cả thức ăn của riêng họ và chúng phải chứa đúng lượng vitamin và khoáng chất mà họ cần. “Trong một sứ mạng kéo dài 3 năm, việc thiếu hụt một loại dinh dưỡng có thể dẫn tới kết thức sứ mạng một cách tồi tệ”. Do đó, Smith và các đồng nghiệp tại Trung tâm nghiên cứu Johnson, NASA cho rằng nếu giải quyết được vấn đề dinh dưỡng trên vũ trụ thì sẽ giúp con người tiến thêm một bước rất xa trong vũ trụ, cụ thể nhất là sao Hỏa.

Trên ISS, các phi hành gia ăn gì?

Một bữa ăn dành cho cá phi hành gia trên vũ trụ​.

Hiện tại, các phi hành gia làm việc trên trạm không gian quốc tế ISS thường sẽ ăn 8 lần mỗi ngày. Phần lớn các bữa ăn chủ yếu là ở dạng lỏng hoặc các gói thức ăn MRE dành cho quân đội được đựng trong túi nhựa dẻo (thức ăn chế biến sẵn với các món như bò viên, bánh nhân thịt, gà teriyaki,…). Ngoài ra còn có các loại thực phẩm đóng gói thông thường có thể mua tại các cửa hàng dưới Trái Đất như hạnh nhân hoặc bánh brownies. Thức uống nóng và lạnh đều được chứa trong các túi có ống hút. Thực phẩm đều được đính vào khu vực bếp bằng dây velcro để không bay lung tung.

Smith cho biết các phi hành gia vẫn thường xuyên phàn nàn về bữa ăn của họ: Mặc dù thức ăn có vị giống như dưới Trái Đất nhưng hầu hết đều không cần phải nhai! Kỹ sư Sandra Magnus thuộc NASA đã đề xuất ý tưởng dùng vụn bánh mì ngô để chế biến thành những món ăn khác trên không gian: “Tôi nghĩ rằng thứ gì cũng có thể cho vào cùng với bánh mì ngô”. Bằng cách phát triển một hệ thống nấu ăn phức tạp bằng túi nhựa tái chế, thớt và dụng cụ pha trộn, cô có thể trộn được thức ăn có tỏi, hành tây với dầu ô liu và giữ ấm nó tới 4 giờ.

Tương tự như vậy, phi hành gia Sunita Williams trong các sứ mạng Expeditions 14, 15, 32 và 33 đã chế món mỳ ống cá hồi áp chảo bằng cách trộn các túi cá hồi với mỳ ống làm ẩm và phô mai. Thực phẩm được chuyển từ Trái Đất lên tiếp tế cho trạm không gian 6 lần mỗi năm. Tuy nhiên, khoảng cách đó vẫn còn rất gần và NASA thì muốn tìm giải pháp cho các sứ mạng xa hơn: sao Hỏa.

Thức ăn tiêu chuẩn sao Hỏa: đầy đủ dinh dưỡng, lưu trữ được 5 năm mà vẫn đảm bảo chất lượng

Từ lâu NASA đã chuẩn bị mọi thứ để phục vụ cho sứ mạng sao Hỏa, dự kiến triển khai vào những năm 2030. Chuyến hành trình lên sao Hỏa sẽ mất từ 2,5 tới 3 năm. Theo một ước tính hồi năm 2012 thì chuyến đi cần phải mang theo 12 tấn thức ăn để phục vụ cho 6 phi hành gia và đó chỉ là khối lượng thực phẩm chứ chưa tính tới đóng gói, lưu trữ,…

Do đó, thay vì dồn 1 lần, NASA dự kiến sẽ chia nhỏ thức ăn ra, dùng các tàu vũ trụ khác chuyển lên sao Hỏa trước khi các phi hành gia khởi hành. Vì vậy, các nhà khoa học phải tìm cách bảo quản sao cho lượng lương thực đó phải còn dùng được sau 5 năm. Mặt khác, đưa nguyên liệu lên sao Hỏa để các phi hành gia tự nấu sẽ giúp họ dễ sống hơn, đỡ cô đơn và nhớ nhà hơn.

Bên cạnh việc đảm bảo khẩu phần ăn về lượng, NASA cũng cần phải đảm bảo đủ chất dinh dưỡng cho các phi hành gia. Có một số loại chất dinh dưỡng sẽ bị biến mất theo thời gian. Trên không gian với đầy các tia vũ trụ, các loại bức xạ,… thì vấn đề sẽ càng nghiêm trọng hơn nữa. Mặt khác, việc ăn uống trong điều kiện không trọng lực, xương bị co lại,… cũng là thách thức không hề nhỏ. Và quan trọng hơn nữa, thức ăn phải đủ độ hấp dẫn để các phi hành gia thích ăn, đảm bảo cung cấp đủ năng lượng mà họ cần. Nếu họ không ăn đủ, họ sẽ không có năng lượng cơ bắp, không có đủ trí tuệ để đối mặt với các vấn đề phát sinh trong không gian.

Trong một nghiên cứu sinh hóa, NASA đã dùng 2 phi hành gia sinh đôi đồng trứng là Mark và Scott Kelly để tìm hiểu những thách thức mà họ phải đối mặt. Hiện tại, Scott đang trong giai đoạn giữa của một sứ mạng kéo dài 1 năm trên ISS còn người anh em là Mark vẫn sống bên dưới Trái Đất. Trong suốt quãng thời gian này, các nhà nghiên cứu theo dõi chặt chẽ các hoạt động trao đổi chất, sức khỏe tim mạch, vi sinh và sức khỏe tâm lý của cả 2 người để so sánh. Đồng thời, nghiên cứu cũng tiến hành lấy mẫu nước tiểu và máu của những phi hành gia khác để đối chứng bổ sung.

Một bữa ăn trên vũ trụ​.

Từ các dữ liệu thu thập được, NASA sẽ xác định được mối liên hệ giữa sự thiếu hụt dinh dưỡng với các vấn đề sức khỏe thể chất. Về cơ bản thì cơ và xương của các phi hành gia sẽ bị rút lại ra trên không gian. Tập thể dục không phải là cách tốt nhất để giải quyết vấn đề. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng cơ thể của các phi hành gia chứa quá nhiều sắt và điều đó lại làm giảm tỷ lệ xương. Do đó thay đổi dinh dưỡng có thể giúp giải quyết vấn đề trên. Cụ thể, những phi hành gia nào có ăn nhiều cá sẽ có mức độ suy giảm cơ xương ít hơn so với những người khác.

Mặt khác, một số phi hành gia còn bị suy giảm thị lực và bẹp nhãn cầu sau những chuyến du hành dài ngày trên không gian. Nguyên nhân là do chất dịch bên trong nhãn cầu di chuyển một cách bất thường trong điều kiện không trọng lực. Tuy nhiên theo một nghiên cứu do Smith thực hiện gần đây thì dinh dưỡng cũng là một trong những nguyên nhân: những phi hành gia mắc vấn đề thị lực có sự khác biệt trong đặc điểm gene quy định cách xử lý acid folic và vitamin B12.

Sau khi giải quyết vấn đề cân bằng dinh dưỡng trong thức ăn thì một điều khác cũng không kém phần quan trọng đòi hỏi NASA giải quyết chính là: giữ cho thực phẩm dùng được sau 5 năm. Điển hình, Vitamin C trong thức ăn rất dễ bị mất đi. Có lần, NASA đã dự trữ thực phẩm trong vòng 1 năm và sau đó mang ra xét nghiệm thì Vitamin C, A, Acid Folic và thiamin đã bị mất đi.

Hiện tại, dù đã thử qua rất nhiều kỹ thuật xử lý với nhiều loại thức ăn, từ làm khô cho tới đông lạnh, nhưng NASA vẫn chưa tìm ra được cách giữ thức ăn 5 năm mà vẫn đảm bảo chất lượng. Mặt khác, NASA cũng không muốn sử dụng thuốc để bổ sung vitamin. Nguyên nhân là tùy vào dạng thực phẩm, thuốc mà cơ thể người sẽ có cách dung nạp khác nhau, nên khi phi hành gia uống thuốc, họ sẽ cảm thấy ít muốn ăn thức ăn thật hơn. Nói cách khác, quá ít dinh dưỡng thì không được mà quá nhiều cũng không xong. Chỉ có duy nhất vitamin D là cần phải dùng thuốc do các phi hành gia không thể tiếp xúc đủ ánh sáng Mặt Trời để tự sản sinh vitamin D theo cách thông thường.

Làm sao để vừa đội mũ bảo hộ vừa ăn?

Không chỉ chú ý tới lượng dinh dưỡng trong thức ăn mà NASA còn quan tâm cả cách các phi hành gia ăn. Thử nghĩ trong những sứ mạng dài ngày, những nhiệm vụ buộc phải làm suốt nhiều giờ hoặc thậm chí là vài chục tiếng trong bộ đồ không gian trên sao Hỏa, thì làm sao các phi hành gia có thể ăn uống bình thường được?

Trong các sứ mạng đầu tiên, NASA đã trang bị sẵn một thanh trái cây bên trong quần áo phi hành gia để làm thức ăn nhanh. Tuy nhiên các phi hành gia thường không chú ý tới chúng. Hiện tại thì bên trong bộ đồ chỉ còn tích hợp sẵn nước uống. Trong tương lai, NASA đang tìm cách trang bị một dạng “cổng kết nối” và các ống hút trên nón bảo hộ để đưa thức ăn vào khi các phi hành gia đang làm việc.

Một giải pháp khác có vẻ khả thi hơn là phát triển một bộ quần áo mới, có thể đính kín vào xe tự hành trên không gian, khi đó, phi hành gia có thể cởi đồ bảo hộ ra, chui vào bên trong xe để dùng bữa.

Phi hành gia trở thành người nông dân

Giải pháp trồng cây trên tàu vũ trụ hoặc trên bề mặt các hành tinh khác có thể sẽ giải quyết được một phần vấn đề. Các phi hành gia không cần phải mang theo quá nhiều thực phẩm từ Trái Đất nữa. Thay vào đó, họ sẽ tự trồng, tự ăn những loại rau quả tươi giàu vitamin. Đồng thời họ sẽ có đủ nguyên liệu để tự phối hợp ra các thực đơn ăn uống phong phú các món ăn.

Mẫu rau diếp lá dài trồng trên trạm vũ trụ quốc tế ISS​.

Hồi tháng 8 vừa rồi, các phi hành gia đã lần đầu tiên ăn rau quả trồng trên không gian. Hiện tại thì họ đã trồng được rau diếp lá dài mọc bên dưới ánh đèn màu đỏ tía (thật ra đây là vụ mùa thứ 2, còn vụ đầu tiên đã được gửi về Trái Đất xét nghiệm xem có an toàn để ăn hay không). Trong một đoạn video, phi hành gia Kjell Lindgren đã dùng kéo để cắt lá rau diếp, sau đó ngâm trong dầu, dấm và kẹp với bánh mì để ăn. Tuyệt vời!

Không chỉ có thể, các nhà khoa học của NASA đang tiếp tục tìm cách trồng thêm nhiều loại nông sản khác như cà chua, ớt và thậm chí là mận lùn. Từ thành công này, họ hy vọng rằng những người đầu tiên lên sao Hỏa không chỉ trồng được trái cây và rau mà còn có thể trồng được cả cây lương thực như lúa mì,…

Dù vậy, việc biến một phi hành gia thành một người nông dân cũng không phải là điều dễ dàng và cần phải có đủ thời gian, kinh nghiệm và trang thiết bị để đảm bảo trồng được lúa mì, sau đó chuyển nó thành bánh mì. Nhưng nếu thành công, điều này ban đầu sẽ cải thiện chất lượng bữa ăn của các phi hành gia, xa hơn là tiến tới tự cung tự cấp lương thực trên sao Hỏa trong tương lai.

Thức ăn không chỉ đủ dinh dưỡng, nó cần phải đẹp và có mùi vị hấp dẫn

Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất cần phải giải quyết là giúp các phi hành gia muốn ăn và ăn đủ. Làm thế nào họ có thể nuốt được những món ăn hấp dẫn nếu cơ thể đã mệt mỏi, căng thẳng do làm việc quá sức? Hiểu được điều đó, NASA tiếp tục tiếp cận vấn đề dưới khía cạnh tâm lý học. Họ nghiên cứu sự biến đổi của vị giác, khứu giác trong môi trường không trọng lực và bị cô lập.

Trong một nghiên cứu, các nhà khoa học đã yêu cầu phi hành gia điền vào một bảng câu hỏi về tâm trạng của họ trước và sau khi ăn. Đồng thời phi hành đoàn được yêu cầu đánh giá về chất lượng bữa ăn, trải nghiệm nấu nướng,… Bằng cách này, NASA tin rằng sẽ tìm được cách tạo ra món ăn hoàn hảo, vừa đảm bảo dinh dưỡng, vừa tạo đời sống tinh thần cho các phi hành gia trong những chuyến đi dài ngày ngoài không gian. Bởi thế, cà phê và một số loại điểm tâm cũng cần thiết không kém những loại thức ăn chính khác.

• 10 sự thật thú vị về thức ăn của các phi hành gia
• Vấn đề ẩm thực đối với các nhà du hành vũ trụ
• Video: Xem phi hành gia chuẩn bị món ăn trên vũ trụ