航天员的营养和膳食
出处：按学科分类—医药、卫生 中山大学出版社《临床人体解剖生理学》第375页（3338字）
载人航天器多在200～500km的空间飞行，在这个范围内大气环境为真空状态，温度可高达1000℃以上。入轨后的失重、昼夜节律的改变、宇宙辐射和航天器内的微环境，如气体成分、温湿度、压力和狭小的空间以及太空的重力场接近于零等太空环境对人类而言是一个完全陌生的环境。因此，密闭的航天器必须保证充足的氧气、合适的压力、适宜的温湿度，使航天员健康地生活，高效地工作。保持空气清洁、提供食物和饮水以及对可能出现的危险进行必要的防护是必不可少的。
(一)航天员的合理营养
要成为一名合格的航天员，需要经过十分严格的筛选和极其严密的多方面训练才能适应目前尚无法完全掌握的外层空间(太空飞船内、外)并在其中从事各种活动。但失重后对人体的影响，如空间运动病、人体体液转移、航天贫血、肌肉萎缩、骨钙丢失、体重减轻等等，均与膳食营养是否合理和充足有关。多方面的资料显示，如下几个方面值得注意：
1．能量 航天员飞行期间的能量消耗与飞行时间的长短有一定的关系。一般来说，有随着飞行时间的延长能量的消耗和能量的摄入量逐渐增加的倾向。
2．蛋白质 为保持氮平衡和预防体蛋白质的丢失，需要摄入一定量的高蛋白质。高蛋白质摄入可以减慢肌肉的萎缩，但增加钙的丢失，而一旦蛋白质供能大于总能量的15%，会增加尿素氮的生成，故不提倡供给航天员高蛋白膳食，但应提供充足的优质蛋白质，主张动物性食物与植物性食物的比例以接近6：4为宜，比一般人略高。
3．脂肪 训练期间，膳食脂肪的供能应低于30%。由于脂肪在胃中的停留时间较长，航天飞行期间，一般忌进食脂肪食物，以免加重空间运动病的症状。
4．碳水化合物 中枢神经系统几乎专一性地利用葡萄糖作为能源，每天约需120g。碳水化合物供能应占总能量的50%，稍低于普通人群，我国航天口粮的碳水化合物占52%～55%。
5．水和矿物质 人体失水3%～5%对健康危害很大，对在经历加速度和重新暴露于地球重力场的航天员来说影响尤甚，故航天飞行时不允许发生脱水现象。但是，水储备将大大增加航天器的发射重量，因此，必须保持最小的水储备。为了降低肾结石的发病率，应摄入足量的水，一般每消耗4．18kJ(1kcal)能量应摄入1ml水。为防止心血管系统功能失调，要求限制航天食品中钠的供给，保证钾的供给。航天飞行时机体红细胞的生成作用下降，红细胞数目减少，但因组成血红蛋白的铁是可以重复利用的，故不宜额外补铁。铁的最高摄入量应保持在男性推荐量的水平。
6．维生素 在飞行前和飞行期间机体处于高应激状态，维生素C的利用会增加，故应增加维生素C的摄入量，同时注意保证维生素B1和维生素D的适宜摄入量，因为在高能量摄入和训练强度增加时机体维生素B1的需要量增加，维生素D则与钙和骨代谢有关。为满足机体的需要，应对食物进行维生素D强化。
总而言之，对短期航天来说，营养素的摄入量主要是以参考摄入量为依据；而对长期航天而言，应鼓励尽可能多地摄入低脂奶类食物，必要时可考虑对航天员采用紫外光照射的措施，在训练期间尽可能多地向航天员提供新鲜的水果和蔬菜，增加维生素C和维生素D的摄入量，降低膳食铁的摄入量。有意思的是，普罗大众经常食用的番薯(红薯)，由于其在植物性食物中蛋白质、胡萝卜素、无机盐的含量较高以及其特有的食疗保健功能，已被美国宇航局列为宇航员必备食品。我国在20世纪70年代执行“曙光号”计划时曾制定航天员膳食营养供给量(暂定)，经过多年的实践和研制，在借鉴美、俄航天员膳食营养素供给量的基础上，结合我国国人的身体素质和饮食结构特点，初步确定了我国航天员膳食营养素供给量(表8－12)。
表8－12 航天员每人每天营养素推荐供给量
(二)航天食品
1．概念 一般把在太空执行任务和返回着陆等待救援期间供航天员食用的食品和饮水称作航天食品。它重量轻，体积小，营养好。为方便航天员在太空失重条件下进食，防止食物在飞船舱内四处漂浮，航天食品一般被加工成一口大小，并且包装内没有流动的汤汁，也就是“一口吃”食品。为了减轻飞船舱内的废物收集系统的负担，航天食品都不含残渣，如骨、皮、核等。航天食品可分为：
(1)日常菜单食品：能按航天饮食制度和食谱计划搭配成航天膳食的食品，供正常轨道飞行期间食用，又称常态飞行食品或食谱食品。
(2)应急供应食品：由于发生了无法预见的情况(如着陆地区气象条件恶劣)需要延长飞行时食用的食品，又称储备食品。
(3)舱外活动(含登月)食品：航天员穿航天服进行舱外活动期间食用的食品，经服装内供食装置供食。
2．技术要求 对航天食品的要求，首先就是要确保安全，不能发生任何食源性疾病和食物中毒。航天食品及包装必须能经受住航天特殊环境因素的影响，如冲击、振动、加速度等的考验而不失效。航天食品还必须符合失重条件下航天员生理改变的要求。
航天食品系统应符合总体对其在质量、体积、尺寸和电耗等方面的限制，并具有以下技术要求：
(1)安全性：包括卫生学安全和操作(使用各种硬件)安全两个方面。
(2)可靠性：主要指食品的储存稳定性和食品包装的完整性。
(3)失重条件下使用的可能性：防止食品碎屑和饮料液滴在舱内漂浮(如即食食品制成一小口，防止咬食碎裂等)。
(4)可接受性：航天食品与食品组合应有较好的感官接受性，且易于消化吸收。
(5)方便性：航天食品系统是一个全自助系统，航天员必须自己完成就餐过程的全部操作，所以应力求简便。
我国有关航天员食品的遴选遵循以下基本原则：首先，营养结构应适合于航天员的工作性质，营养要全面。其次，食品质量标准高于国标，牛奶质量标准参照国标。在符合标准的情况下，关键是保证食品质量的一致性，以免航天员食用后出现问题。再次，食品口味与常人相同。最后，航天员食用的食品必须留样，保存三天，以跟踪航天员食用后的反应。
另外，太空食品不仅要考虑到营养成分和健康需要，而且需顾及色香味俱全，对调节宁航员心理具有潜在作用。
3．未来的航天食品供给在21世纪，载人航天的重要目标是建立永久性航天站、建立月球基地和远征火星。这些载人航天活动需要多名航天员长期远离地球，如果只采用携带和定期运送食品的方案，显然是不经济和不现实的。专家们设想把生态学原理和有关生物学技术引入生命保障系统，谋求建立一种由人、动物、植物和微生物以及机械、电子和理化支持硬件组成的闭环生态自给系统。在这种密闭系统中，将综合运用物理学、化学和生物学技术，只要输入足够的能量(太阳能及其转换成的电能)，该系统就能不断地为航天员提供氧气、饮用水和食物，并及时处理和利用人体及其他生物产生的废气、废液和废渣，这种系统被称为受控生态生命保障系统。