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Sulla superficie della Terra la velocità di fuga (ovvero quella necessaria ad un corpo per lasciare l’atmosfera terrestre) è pari a circa 11.2 km/s, cioè oltre 40mila km/h. In passato, molti autori di fantascienza hanno pensato a un sistema alternativo che fosse in grado di trasportare uomini e mezzi dalla Terra direttamente nello spazio, senza dover fare necessariamente ricorso alla propulsione a razzo. È il caso, per esempio, di scrittori molto noti come Arthur C. Clarke e Frank Shätzing, che hanno utilizzato in alcune opere l’espediente dell’ascensore spaziale, la cui realizzazione è da sempre oggetto di studio, vista la sua grande complessità. Una volta costruita, il ritorno economico di una simile struttura sarebbe evidente: costi ridotti per il trasporto di materiale e personale, ma anche la possibilità di lanciare satelliti artificiali e navette semplicemente sfruttando la forza centrifuga alla sua sommità.

Per il momento, se vogliamo ridurre i costi, è ancora opportuno minimizzare il carico trasportato in orbita. Nel caso dello space food, un buon sistema è quello della liofilizzazione, che tra l’altro permette di mantenere pressoché inalterati colore, gusto e consistenza dei prodotti, una volta reidratati. In particolare, Argotec ha scelto questa tecnica per due ragioni: la shelf-life (ovvero il periodo di conservazione) è molto più lunga rispetto alla semplice disidratazione, superiore ai due anni anche a temperatura ambiente; inoltre si tratta di un processo che rispetta maggiormente gli alimenti e i valori nutrizionali. La liofilizzazione avviene in condizioni di vuoto spinto: i prodotti vengono congelati velocemente a -30, -40 °C, poi la pressione viene ridotta fino al punto in cui l’acqua contenuta nel cibo può sublimare (ovvero passare dallo stato solido di ghiaccio a quello di vapore) mediante un opportuno riscaldamento a una temperatura di 30 °C.

Come ci racconta Stefano Polato, il responsabile dello Space Food Lab di Argotec, i primi studi sono stati legati al fabbisogno degli astronauti, ma questa tecnica è ormai utilizzata con successo anche sulla Terra dal momento che comporta una serie di vantaggi per le grandi industrie alimentari, soprattutto per una questione di praticità nello stoccaggio e salubrità. Per quanto riguarda i prodotti di Samantha, in base al contenuto iniziale di acqua è stato possibile ridurre la massa del suo bonus food anche di oltre la metà. Ci sono diversi alimenti che possono essere liofilizzati partendo dal prodotto naturale, come ad esempio i lamponi (link al post su avamposto42). Altri, invece, devono essere lavorati in modo da formare una struttura idonea al trattamento. È il caso tipico di frutta e verdura, a cui in alcuni casi è necessario aggiungere maltodestrine o zuccheri per evitare che durante il processo di liofilizzazione si formino dei blocchi insolubili, cioè non più reidratabili. In ogni caso, Argotec ha selezionato per la missione di Samantha i prodotti naturali migliori, senza aggiunta di additivi.

Antonio Pilello, Argotec

Per saperne di più: https://www.argotec.it/argotec/index.php/about_us/spacefood_lab

Nello Space Food Lab di Argotec a Torino vengono seguite alcune linee guida molto stringenti per poter mandare sulla Stazione Spaziale Internazionale un alimento con una shelf-life (ovvero quanto a lungo si puo’ conservare) di almeno 18 mesi. Come concordato con Samantha, tutto questo deve avvenire senza l’uso di conservanti o additivi.

I pasti, cotti direttamente in autoclave seguendo le procedure approvate dopo numerosi test, devono essere sottoposti ad alcuni trattamenti specifici in grado di eliminare o bloccare tutta la carica batterica presenti negli alimenti. Uno di questi è la termostabilizzazione: i pouch multistrato, pensati appositamente per non far passare l’aria e la luce, vengono inseriti all’interno di un’autoclave per circa 20 minuti alla temperatura di 121°C. Per evitare che gusto, colore e consistenza del cibo vengano in qualche modo danneggiati dal procedimento e dal calore elevato, sono state necessarie molte ricerche e analisi da parte del team coordinato da Stefano Polato, lo chef Argotec della missione Futura.

La scelta del giusto metodo di conservazione non è affatto banale e richiede una lunga serie di test e di aggiustamenti continui. Non tutti i cibi, infatti, possono essere termostabilizzati per via delle loro caratteristiche e proprietà nutrizionali. “Per quanto riguarda il menu di Samantha – dice Stefano Polato – grazie alla sua richiesta è stato possibile effettuare molti test su prodotti “nuovi” e poco utilizzati in precedenza. Un esempio sono i cereali integrali, che sono davvero adatti alla termostabilizzazione. Questo perché il chicco di riso integrale rimane intatto e non stracuoce avendo ancora la struttura esterna che lo mantiene integro e croccante. Un’altro ingrediente che con il processo di termostabilizzazione esprime il meglio di sé è sicuramente il legume. La cosa straordinaria di questa tecnica di conservazione è che il risultato finale sorprende per profumi e sapori, questo perché durante la cottura non c’è dispersione di aromi e non avviene la classica ossidazione causata dall’ossigeno. Ovviamente, e’ essenziale che tutti gli ingredienti siano di primissima qualità.” Una parte del bonus food di Samantha è già nello spazio, dopo aver già percorso molti chilometri sulla Terra. Normalmente, i pacchetti di cibo spaziale devono prima essere spediti dalla sede di Argotec sino a Houston. Poi, dopo il controllo della NASA,  vengono inviati alla sede del lancio. Seguendo questo percorso il 29 luglio 2014 il lanciatore Ariane-5 ha portato in orbita il cargo ATV-5 Georges Lemaitre con il suo carico prezioso di 6.6 tonnellate, tra cui anche le provviste extra di Samantha.

Antonio Pilello, Argotec

Per saperne di più’: https://www.argotec.it/argotec/index.php/spacefood/spacefood

Non sarà come Arrakis, il pianeta desertico del fantascientifico Ciclo di Dune, ma la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) può certamente essere pensata come un microcosmo dove l’acqua è altrettanto preziosa.

Attualmente, gli astronauti e i cosmonauti hanno a disposizione due sistemi distinti per l’erogazione di acqua potabile ottenuta attraverso il sistema di riciclo della ISS. Il Potable Water Dispenser si trova nello United States On-orbit Segment (USOS) mentre l’altro sistema è situato nel segmento russo. L’importanza del riciclo dei fluidi è ancora più evidente se si pensa a quanto costa la spedizione in orbita di un chilogrammo di carico, cioè svariate migliaia di dollari. Da questo punto di vista, assume quindi una certa importanza una tecnica di conservazione del cibo come la liofilizzazione, che permette di ridurre la massa del cibo spedito in orbita (da un decimo sino a un quarto del valore iniziale) così come il volume dei liquidi, con un evidente vantaggio economico legato al trasporto e alla logistica.

 Anche Argotec ha utilizzato questa tecnica all’interno dello Space Food Lab, come nel caso dei lamponi presenti nel muesli che Samantha potrà gustare in orbita durante la missione Futura. In generale, la liofilizzazione degli alimenti si discosta dal processo di disidratazione convenzionale, dove è ancora presente una piccola percentuale di acqua. Inoltre, i valori nutritivi e le proprietà organolettiche non si allontanano di molto da quelli tipici dei cibi freschi, anche a distanza di tempo. Il team guidato da Stefano Polato ha utilizzato alcuni liofilizzatori e una procedura rigorosa. Nel caso dei lamponi, questi sono stati surgelati a una temperatura compresa tra −30 e −40 °C. . Successivamente, l’acqua in essi contenuta, sotto forma di ghiaccio, è stata estratta tramite un processo di sublimazione, cioè passando direttamente dallo stato solido a quello aeriforme, senza mai diventare un liquido. Una volta confezionato all’interno di un pouch impermeabile all’aria e all’umidità, il bonus food liofilizzato si conserva per periodi molto lunghi, anche in condizioni ambientali estreme come quelle dello spazio.

Antonio Pilello, Argotec

per saperne di piú: https://www.argotec.it/argotec/

Nell’osteria ai confini dell’Universo si possono trovare diversi tipi di cibo spaziale. Negli ultimi decenni, gli astronauti hanno potuto sostituire gli alimenti poco appetibili delle prime missioni con altri di migliore qualità. Continuiamo qui la classificazione che abbiamo iniziato. Cibi pronti per essere consumati. Confezionati in buste trasparenti e flessibili, non richiedono alcun tipo di preparazione. Esempi: noci, barrette di cereali e biscotti. Carne irradiata. Le bistecche di manzo vengono cotte, confezionate in sacchetti flessibili e quindi sterilizzate usando una radiazione ionizzante. Esempio: bistecca di manzo.Vengono utilizzati prodotti attualmente in commercio. Inoltre, a bordo sono anche disponibili dei dosatori in polietilene contenenti pepe liquido sospeso in olio e sale liquido disciolto in acqua. Esempi: ketchup, senape, maionese, salsa taco, e salsa di peperoncino. Cibi surgelati. È possibile impedire l’accumulo dei cristalli di ghiaccio attraverso un congelamento rapido. Questo mantiene praticamente intatti la consistenza e il gusto dei prodotti. Esempi: torte salate, sformati e pasticcio di pollo. Cibi refrigerati. Questi alimenti hanno bisogno di basse temperature per evitare il deterioramento. Esempi: crema di formaggio e panna acida. Tortillas a lunga conservazione. Si tratta di una buona soluzione che elimina il problema della presenza di briciole di pane e cracker in condizioni di microgravità. Le tortillas vengono confezionate in atmosfera protettiva, con un ben definito livello di acidità e di acqua libera, cioè quella effettivamente disponibile per la crescita dei batteri patogeni, in modo da inibirne la crescita.

Nella serie fantascientifica di Star Trek, le prime navi stellari dovevano fare molto spesso una sosta su una stazione spaziale o su un pianeta per rifornirsi di cibo e materie prime. Questi problemi legati all’approvvigionamento continuarono sino a quando non fu inventato il replicatore di materia, in grado di ricreare gli alimenti e gli oggetti partendo dall’energia pura. Un problema simile si era già verificato molti anni prima, con la colonizzazione dell’America e l’esplorazione del Pacifico. Per esempio, durante la circumnavigazione del globo nel 1520, Ferdinando Magellano perse più dell’80% del suo equipaggio probabilmente a causa dello scorbuto, una malattia dovuta a carenza di vitamina C.

Ai giorni nostri, gli astronauti europei sono certamente più fortunati perché possono contare sul bonus food di Argotec, che ha provveduto a selezionare le materie prime migliori, senza sale, conservanti e additivi, oltre a scegliere i trattamenti più indicati per garantire una shelf-life di 18-24 mesi. “Prima di tutto – come ci spiega lo chef Stefano Polato – non tutti i cibi sono adatti alle condizioni di microgravità. Alcuni, come il pane, i cracker e i grissini, tendono a produrre molte briciole, che sono potenzialmente dannose per i delicati macchinari presenti a bordo della Stazione oltre che essere inalate dagli astronauti. Altri ingredienti, invece, non sono particolarmente adatti ai necessari trattamenti di termostabilizzazione, disidratazione o liofilizzazione, che descriverò in dettaglio nei prossimi post. In generale, la difficoltà maggiore è stata quella di salvaguardare al massimo i valori nutrizionali degli alimenti trattati. Siamo molto contenti del risultato: quello degli astronauti non deve essere un cibo finto, ma vivo”.

Per quanto riguarda la termostabilizzazione è anche possibile fare una distinzione tra la pastorizzazione e la sterilizzazione, sulla base della temperatura utilizzata nel processo di conservazione. Per quanto riguarda il menu di Samantha, due esempi sono lo smoothie di frutta fresca e lo sgombro.

La barretta energetica, pensata appositamente per la missione Futura, è stata invece disidratata e quindi presenta ancora una piccola percentuale di acqua. Infine, alcuni frutti presenti nel muesli di Samantha, come i lamponi, hanno subito un processo di liofilizzazione, sono cioè del tutto privi di acqua. Come vedremo, la scelta del trattamento per ogni singolo ingrediente non è affatto banale, ma è il risultato degli studi e delle analisi eseguiti all’interno dello Space Food Lab di Argotec a Torino.

Antonio Pilello, Argotec

Che cosa è importante se si vuole aprire un’osteria ai confini dell’Universo? Prima di tutto, è necessario prendere in considerazione la capacità di carico della vostra nave spaziale: massa e volume sono sempre i primi fattori di cui tener conto quando si invia un carico nello spazio, cibo compreso. Poi, se vogliamo avere successo, è necessario scegliere e trasportare ingredienti genuini provenienti dalla Terra e immaginare nuove ricette “spaziali”. Attualmente, gli alimenti sono confezionati e immagazzinati singolarmente per un facile consumo in condizioni di microgravità. I cibi sono precotti o elaborati in modo che possano essere preparati aggiungendo acqua oppure mediante riscaldamento. Di tanto in tanto, quando arrivano i rifornimenti, gli astronauti della ISS possono anche mangiare frutta e verdura fresche. Cibo reidratabile. Con l’intenzione di ridurre il peso del carico utile è possibile rimuovere l’acqua da alimenti e bevande. Si potrà poi aggiungerla di nuovo nel corso della missione, poco prima del pasto. Esempi: zuppe (consommé di pollo e crema di funghi), casseruole (maccheroni con formaggio, pollo e riso), antipasti (cocktail di gamberi), uova strapazzate e cereali. Cibo termostabilizzato. Il cibo viene trattato con il calore per rimuovere eventuali microrganismi ed enzimi dannosi. I pasti vengono confezionati in sacchetti flessibili, in lattine o bicchieri di plastica. Normalmente, il cibo viene mangiato direttamente dai contenitori. Esempi: manzo con funghi, pomodori e melanzane, pollo, prosciutto, frutta, pesce (tonno e salmone). Cibo con una percentuale d’acqua media. Le proprietà di questi alimenti, che possono essere consumati direttamente, vengono preservate riducendo la quantità di acqua disponibile per la crescita microbica, ma mantenendone abbastanza per dare al cibo la giusta consistenza. Esempi: pesche, pere e albicocche disidratate oppure carne di manzo essiccata.

Nel capolavoro di Stanley Kubrick del 1968, gli astronauti David Bowman e Frank Poole consumano un cibo altamente tecnologico e liofilizzato durante il lungo viaggio a bordo dell’astronave Discovery One, diretta verso Giove. L’equipaggio può comporre il proprio menu scegliendo tra i vari prodotti disponibili, per lo più cremosi o gelatinosi, che vengono preparati da una macchina self service e serviti in appositi vassoi. Senza dubbio, il celebre regista aveva già capito molti anni fa l’importanza dell’alimentazione nel corso delle missioni spaziali. Ai giorni nostri, gli astronauti europei possono gustare in orbita i piatti della tradizione così come quelli più sani e nutrienti. L’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha affidato lo studio, lo sviluppo e la produzione del proprio cibo spaziale all’azienda italiana Argotec, responsabile unica in Europa per il bonus food degli astronauti europei. Nello Space Food Lab di Torino, lo chef Stefano Polato della missione Futura e alcuni esperti di nutrizione sviluppano il cibo extra delle “grandi occasioni”, che ha una durata di almeno 18-24 mesi ed è costituito interamente da ingredienti biologici. In particolare, dopo le positive esperienze con Luca Parmitano e Alexander Gerst, il menu per Samantha Cristoforetti è il risultato di oltre un anno e mezzo di ricerca e sviluppo del team guidato dallo Chef Polato di Argotec. L’obiettivo principale è quello di ridurre al minimo il contenuto di sale nel cibo, per evitare la ritenzione idrica e i suoi effetti negativi, e garantirne la conservazione senza alterarne colore, consistenza, odore e sapore. Durante la produzione sono stati applicati metodi innovativi di disidratazione e termostabilizzazione, sempre nel massimo rispetto delle qualità organolettiche e nutrizionali degli alimenti. Dalle confezioni non devono fuoriuscire briciole o pezzetti di cibo che potrebbero finire all’interno delle strumentazioni oppure essere inalate. Gli ingredienti vengono pensati appositamente per ciascun astronauta europeo e rappresentano un vero e proprio boost psicologico nel corso delle missioni di lunga durata, senza trascurare gli effetti positivi della condivisione con i colleghi della Stazione Spaziale Internazionale. La sana e corretta alimentazione, insieme alla necessaria attività fisica giornaliera, è l’unico modo realmente efficace per preservare la salute degli astronauti e per facilitarne la successiva riabilitazione dopo il rientro.  

Antonio Pilello, Argotec