Nấu ăn trong... không gian

Du hành vào không gian đang là một cuộc đua nóng hổi giữa NASA và các công ty tư nhân, với những con người mạo hiểm và các khoa học gia táo bạo đang tìm cách gửi người lên sao Hỏa. Tuy nhiên, một trong những thách thức của sứ mệnh kéo dài nhiều năm trong môi trường không trọng lực là chuẩn bị thức ăn cho phi hành đoàn.

Khi không có trọng lực, nấu nướng bằng đối lưu tự nhiên không thể xảy ra. Thực phẩm phục vụ trên Trạm Không gian Quốc tế được xử lý nhiệt để bảo quản được lâu. Thực phẩm đông khô và sấy khô được làm nóng bằng nước là những món tiêu chuẩn. Bữa sáng có thể trông giống như ngũ cốc ăn sáng với sữa khô pha với nước và dâu khô. Tới bữa tối, các nhà phi hành gia có thể hâm nóng một gói gà và rau cuộn trong bánh ngô. Tuy nhiên, cùng với những lo ngại về khả năng cháy, nước và thực phẩm dự trữ có hạn đã khiến thời gian phi hành đoàn thực hiện các sứ mệnh không gian không thể kéo dài.

“Nếu họ [phi hành gia] có cách nấu nướng [ngoài vũ trụ] thì điều đó sẽ thay đổi mọi thứ”, kỹ sư hàng không vũ trụ Jim Sears cho biết.

Sears đã phát triển một giải pháp là lò nướng không gian mang tên SATED – viết tắt của “safe appliance, tidy, efficient and delicious” (công cụ an toàn, gọn gàng, hiệu quả và ngon miệng). Chiếc lò nướng này có thể chế biến một chiếc bánh nướng nhân thịt ngon lành trong vài phút hoặc một cái pizza giòn rụm trong môi trường từ trọng lực thấp tới không trọng lực. Thiết bị SATED chỉ nhỉnh hơn máy nướng bánh mì một chút, trong đó có một xi lanh quay với tốc độ vài trăm vòng trong một phút để tạo ra trọng lực nhân tạo của riêng nó thông qua lực ly tâm. Khi người dùng cho nguyên liệu vào, chúng bị đẩy lên thành tường được gia nhiệt bằng bộ phận làm nóng từ gốm.

“Sử dụng quy trình nấu nướng bằng nhiệt độ trong môi trường vi trọng lực từ lâu đã được coi là một mục tiêu thiếu thực tế và người ta cho rằng vào một thời điểm không xác định trong tương lai nó mới được giải quyết”. Sears cho biết. “Có quan niệm cho rằng bạn phải sử dụng nhiệt độ cao để nấu nướng, và điều này rất nguy hiểm”.

Khởi điểm của chiếc lò nướng SATED bắt đầu vào năm 2020, khi Sears bắt tay vào một dự án phát minh ra công nghệ gia nhiệt công nghiệp có thể hoạt động trong điều kiện không trọng lực. Nghiên cứu đó chuyển biến thành việc tạo ra một thiết bị nấu nướng trong môi trường không trọng lực có thể hoạt động trên các tàu vũ trụ. Làm việc tại phòng thí nghiệm trong gara được trang bị đầy đủ công cụ, anh bắt đầu tích trữ các nguyên liệu thực phẩm khô như bột mì, bột nở, phô mai đông khô và hỗn hợp làm bánh kếp. Vào ngày Giáng sinh, anh đã làm một mẻ bánh kếp rỗng hình trụ bằng thiết bị nấu ăn lấy cảm hứng từ không gian. Anh đã mời người nhà ăn thử những chiếc bánh có hình dạng kỳ lạ nhưng ngon miệng này và tuyên bố: “Đây là tương lai!”

Kỹ sư Sears đã cải tiến chiếc lò này, thiết kế ra vài nguyên mẫu trước khi SATED ra đời. Sears còn xin cấp bằng sáng chế cho một máy trạm chuyên dụng để thu gom các mảnh vụn, vì chúng có thể trở thành các hạt trôi nổi tự do trong không gian và gây nguy hiểm cho việc hít thở hoặc có thể làm hỏng thiết bị nhạy cảm. Sears cho biết nó giống như bàn chân không chuyên hút các mảnh vụn vào bàn trong các nhà máy. Nhưng thiết bị của anh thì phức tạp hơn thế. Nó hút không khí thông qua một lớp lọc cản trở. Khi không khí đi qua đây, lớp lọc giữ lại những vật thể có bề mặt phẳng cũng như mảnh vụn.

Sau đó, Sears kết nối với các công ty hàng không vũ trụ tư nhân và NASA. Thật tình cờ khi vào tháng 1/2021, NASA kêu gọi các nhà khoa học công dân tham gia cuộc thi quốc tế Thử thách Thực phẩm Không gian sâu. Những công nghệ thực phẩm tiên tiến sẽ nhận được giải thưởng bằng tiền mặt – đặc biệt là những công nghệ cung cấp thực phẩm cho phi hành gia trong nhiều năm khi tham gia những sứ mệnh kéo dài tới sao Hỏa. Hơn 300 đội ngũ tới từ 32 quốc gia đã gửi bản thiết kế; sau đó, người tham gia phải trình bày một nguyên mẫu hoạt động được. Tiếp theo, họ phải đáp ứng các quy trình an toàn và cho thấy thành công trong nhiều lần. Trong thử thách cuối cùng của NASA, SATED phải trải qua cuộc thử nghiệm nghiêm ngặt tại Đại học Bang Ohio. Vào năm 2022, SATED được đưa vào thử nghiệm trên một chuyến bay parabol (tạo ra điều kiện không trọng lực trong thời gian ngắn) nhằm chứng minh khả năng hoạt động của nó ngoài vũ trụ. Các sinh viên đại học đóng vai làm phi hành gia để quyết định xem chiếc lò này có dễ dàng sử dụng với các thành viên phi hành đoàn hay không. Mỗi nhóm đưa ra một cẩm nang hướng dẫn quy trình cho phi hành đoàn. Để chọn ra ba người chiến thắng cuối cùng, một hội đồng giám khảo gồm các chuyên gia NASA và các chuyên gia về chủ đề này trong ngành công nghiệp đã xem xét một số tiêu chí cơ bản.

Searsđã cải tiến mô hình SATED thành thiết bị kiểm soát bằng máy tính với bề mặt màn hình cảm ứng. SATED Thế hệ 3 kiểm soát chính xác mức độ trọng lực và nhiệt độ nấu, theo dõi thông số tiệt trùng thực phẩm và tự động đun nước ở mức năng lượng có thể lập trình.

Người dùng vặn nút xoay để bắt đầu vòng quay của xi lanh trong SATED. Để làm pizza, đầu tiên ta dùng xi lanh tiêm nước vào túi nhựa chứa phô mai đông khô để làm ấm và ẩm phô mai. Sau đó, ta bơm phô mai vào mũi phay đang quay. Một túi khác chứa bột mì, bột nở, muối và nước để làm vỏ bánh, sau đó nướng trong năm phút ở 125^oC và trọng lực 20G (1G tương đương với mức trọng lực trên Trái đất). Bước cuối cùng là thêm sốt và các loại nhân khác như rau củ và thịt. Ngoài ra, chiếc máy này còn có thể làm bánh nhân thịt nướng, bánh dứa lộn trong ra ngoài, rau xào và khoai tây chiên. Hiện nay, Sears đang tiếp tục cải tiến bàn hút chân không và để dành việc lên công thức nấu ăn cho chuyên gia.

Các món ăn là điều tối quan trọng đối với tinh thần của các phi hành gia trong không gian, Sears giải thích. “Pizza và bánh ngọt có thể không phải là những món bổ dưỡng nhất, nhưng chúng mang lại cho các phi hành gia cảm giác thoải mái của sự quen thuộc và một cách để ăn mừng các sự kiện đặc biệt”.

Nấu ăn cũng đem lại các phi hành gia phương tiện để tạo ra thứ gì đó mới mẻ trong một môi trường bị kiểm soát chặt chẽ. “Đó là loại sáng tạo nuôi dưỡng tâm hồn”, Sears nói.

Nguồn: www.smithsonianmag.com