¿Masa de comida por astronauta por año para una excursión prolongada al espacio profundo?

Hasta que los alimentos puedan ser cultivados o sintetizados de manera confiable y efectiva en el espacio, una misión tripulada en el espacio profundo necesita traer toda la comida con ella, o almacenar parte de ella antes de tiempo.

Aproximadamente, ¿cuál sería la masa de "comida espacial" por año por astronauta? Posiblemente, una respuesta para los suministros actuales utilizados en la ISS sería más grande que un suministro optimizado para un peso mínimo absoluto, no lo sé.

Por ejemplo, si tomo 5 calorías por gramo (mezcla de carbohidratos/proteínas/grasas) y 2500 calorías/día como cifras aproximadas, obtengo alrededor de 200 kg/año, o alrededor de 3 veces la masa del astronauta por año, pero la comida no es necesariamente Carbohidratos/proteínas/grasas puras. El contenido de agua podría ignorarse aquí y considerarse como parte del agua de "reposición" necesaria para las pérdidas del sistema.

¿Cómo se compararía ese número aproximado con la realidad?

nota: la respuesta debe incluir alguna estimación de los "gastos generales de masa": elementos adicionales necesarios para contener, mantener y consumir los alimentos; cualquier cosa que escala con el tiempo. Los artículos reutilizables que no escalan con el tiempo (como un dispositivo o utensilio de calefacción) no cuentan.

La motivación de la pregunta surge de la lectura del artículo de Slate.com de 2014 de Kate Greene An All-Female Mission to Mars; Como conejillo de indias de la NASA, verifiqué que las mujeres serían más baratas de lanzar que los hombres. donde la conclusión proviene en parte de un requerimiento calórico más bajo en general.

Si proyectos como la biosfera algún día se hacen realidad, te quedas con la "masa por astronauta" independientemente del tiempo. Debe haber un límite de duración de vuelo espacial, donde un stock autónomo no alimentario más largo se vuelve más pesado. También sería interesante saber cómo el número de astronautas afecta la masa por astronauta.
Otro problema: la vida útil. Iba a decir que para un peso mínimo absoluto podrías hacerlo por un poco más de 640 g/persona/día. Ese es el peso de una fuente comercialmente disponible de nutrición completa, ¡aunque bastante desagradable! Ya que está tratando de minimizar el peso, guárdelo en algo así como bolsas ziploc, arregladas con mucho cuidado para evitar que se rompan durante el lanzamiento. Sin embargo, no tiene la vida útil para ir a Marte y volver.
@LorenPechtel, ¡es realmente interesante escuchar la cifra de 640 g/día! Es un buen punto de referencia; como usted señala, elevar la palatabilidad (a falta de una palabra mejor) y la longevidad puede tener una penalización de peso.
La nutrición de los astronautas no se puede hacer solo con agua y (mezcla de carbohidratos/proteínas/grasas). Los minerales y las vitaminas también son esenciales. El escorbuto mató a millones de marineros hace algunos siglos. Pero el olfato y el sabor de los alimentos también es fundamental para misiones que duran años. El peso de vitaminas, minerales y especias será muy pequeño pero imprescindible.
@Uwe Para mi estimación aproximada de masa por día, se trata de un efecto del 1% y, por lo tanto, no es relevante para la pregunta.

Respuestas (2)

Entonces, después de mucho buscar cuál es la ingesta diaria recomendada en términos de requerimientos de nutrientes y otras cosas, usé un par de fuentes para hacer un promedio de lo que realmente se necesita y, a partir de esto, extrapolé una necesidad.

Estas son mis bases por día, para el astronauta promedio (necesidad promedio entre hombres y mujeres) con una actividad física moderada:

  • Proteínas: 50 gramos
  • Grasa: 65 gramos
  • Carbohidratos: 320 gramos
  • Azúcares: 60 gramos
  • Sodio: 1,5 gramos
  • Fibra: 25 gramos
  • Vitaminas mixtas: 1 gramo (aquí tiro salvaje en base a lo que se necesita y no podría aportar el resto de alimentos ingeridos)

Las fuentes de estos fueron de un promedio de varios documentos, principalmente este documento de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria , este documento de la OMS y este documento de UK FDF . Los montos se eligieron respetando los límites máximos propuestos por dichas autoridades.

En general la actividad física en el espacio suele ser menor que en la Tierra, ya que no hay gravedad, pero sí hay cierta actividad física obligada para mantener el estado de huesos y músculos, por lo que tendí a una actividad física moderada.

Esto debería ascender a alrededor de 10000 kJ por día (usando 9,4 kcal/g para grasa, 4,7 kcal/g para proteína, 3,9 kcal/g para carbohidratos y azúcar y 2,5 kcal/g para fibra). La fuente de estos valores es este documento .

El grueso de este alimento asciende a un total de 522,5 gramos por día, por astronauta. Tenga en cuenta que esto es solo comida seca.

Este documento de la NASA (de la respuesta anterior) brinda la información de 120 gramos para empaquetar las comidas. El mismo documento también da un valor de referencia de 710 gramos de alimento. Sin embargo, esta cantidad parece incluir algo de agua ya que la mayoría de los alimentos en la ISS no son alimentos secos.

Entonces, por año, esto da alrededor de 191 kg de comida y 44 kg de empaque (o 235 kg en total).

Su estadio de béisbol no estaba tan lejos y en el rango correcto. El Documento de la NASA para la ISS da un poco más (260 kg de comida por año), pero esto probablemente incluye comida húmeda.

Esta estimación probablemente podría reducirse controlando mejor la actividad de los astronautas y un mejor control del entorno (un poco más caliente de lo necesario para reducir la termogénesis del cuerpo, por ejemplo).

Pequeña edición para agregar un poco más de información. Caí en la trampa de la comida en polvo y pasé los últimos días buscando más información.

Algunas compañías están creando su propia mezcla de alimentos en polvo, donde solo necesita agregar agua. Si no tenemos en cuenta el impacto de la calidad de la comida en la moral de los astronautas, esta podría ser una solución viable para reducir el peso, ya que consiguen conseguir unos 150gr de polvo seco por comida. Esto reduciría el peso de la comida a 164 kg . Además, este tipo de alimentos en polvo se suele envasar en bolsas, por lo que también podría aligerar mucho la carga si disponemos de una bolsa de 50gr para cada día, eso sería un total de 18kg de envase y un peso total de 182kg .

Esta es una gran respuesta, gracias por los enlaces (estos son bastante interesantes) y también por el dato intrigante de que la temperatura ambiental podría mantenerse un poco más alta para reducir la termogénesis. Eso me recuerda que la ingesta calórica de muchos de los trabajadores al aire libre que construyen estaciones en la Antártida (por ejemplo, Admusen) consumía calorías significativamente más altas por razones similares.

Al buscar "ingesta de alimentos ISS" en Google, encontré esto, que en su mayoría responde a su pregunta: https://www.nasa.gov/vision/earth/everydaylife/jamestown-needs-fs.html

¿Puede resumir lo que dice la página (para que la respuesta siga siendo legible si ese sitio se cae; nasa.gov no está disponible para mí en este momento)
Gracias @Daniel. En stackexchange, la respuesta debe ser al menos una respuesta mínimamente independiente, no solo un enlace. Debe incluir como mínimo un número para una estimación de la masa de alimentos por astronauta por año (sujeto a las restricciones de la pregunta) en su respuesta para que sea una respuesta de intercambio de pila.
@Hobbes parece que no se recibirá ninguna respuesta. ¿Te importa publicar al menos una respuesta especulativa? (He añadido una recompensa)
¿Masa de comida por astronauta por año para una excursión prolongada al espacio profundo?
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