自從1969年7月20日，美國航天員尼爾·奧爾登·阿姆斯特朗（Neil Alden Armstrong）乘“阿波羅11號”飛船的登月艙踏上了月面以來，人類就沒有停止過對月球的探索，對登陸火星的渴求和外太空生活的暢想。

下面從如何記錄時間和在太空中如何獲得更好的食物體驗兩個方面分享最近的研究進展。

宇航員的身體健康和情感健康都依賴于飲食。早期的宇航員不得不忍受粉末、濃湯和凍干的立方體壓縮食品。太空食品經(jīng)過了漫長的探索過程，如今新技術(shù)正沿著微重力食品制備的邊界推進——國際空間站(ISS)將測試第一個真正的太空烤箱。

太空烹飪技術(shù)仍然需要克服很多困難和障礙。食品將受到更嚴(yán)格的重量、體積和耐用性的限制和要求。在科學(xué)家們調(diào)查和研究宇航員深空旅行的潛在心理影響時，他們發(fā)現(xiàn)，如果宇航員能吃到更像家里的食物，一切都會變得容易接受起來。

一家名為Zero G Kitchen的企業(yè)在太空產(chǎn)品設(shè)計公司NanoRacks的幫助下正在研發(fā)這樣的太空烤箱。 如果成功，這將是第一個真正在太空烘焙食物的烤箱。研究食品技術(shù)的研究人員Maeena Naman Shafiee說：“我相信，如果科學(xué)家們能夠做到這一點，那將改變科學(xué)和宇航員的游戲規(guī)則。”

NanoRacks團隊在他們德克薩斯州實驗室展示了太空烤箱

來源：Scientific American

太空的環(huán)境給烘焙帶來了許多挑戰(zhàn)。在地球上的烤箱里，空氣受熱上升，然后遇冷下降，不斷循環(huán)。這樣可以均勻地分配熱量，是烹飪食物所必需的條件。但在國際空間站的微重力下，空氣不會“漂浮”到烤箱的頂部。為了解決這一問題，太空烤箱做有一個托盤，托盤可以把食物固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫瑑?nèi)部的加熱元件可以均勻地散發(fā)熱量。當(dāng)對烤箱在微重力下進行加熱模擬時，觀察到熱量集中在圓柱形隔熱烹飪室的中心。

烤箱的烹飪室部分

來源：Scientific American

潛在的火災(zāi)風(fēng)險也是需要面臨的問題。開發(fā)人員給他們的烤箱特別設(shè)計了通風(fēng)和隔熱組件，使其能夠通過美國宇航局的初步安全審查。Zero G Kitchen的聯(lián)合創(chuàng)始人兼聯(lián)合大廚伊恩·費希滕鮑姆(Ian Fichtenbaum)說：“所有的加熱元件都被很好地隔離開來，加熱也得到了很好的控制?！?/span>

如果太空烘焙師打算從零開始制作東西，微重力又是一個障礙。剛從NASA約翰遜航天中心國際空間站食品系統(tǒng)職位上退休的Vickie Kloeris說：“與預(yù)先準(zhǔn)備好的冷凍面團不同，新鮮的食材會四處漂浮，也沒辦法測量其重量。”

根據(jù)NanoRacks公司高級經(jīng)理瑪麗·墨菲(Mary Murphy)的說法，烤箱團隊并不確定餅干可能會是什么形狀，因為在微重力環(huán)境下，東西的移動方式是不確定的。墨菲說：“我們現(xiàn)有的理論預(yù)測它最終可能是球形的?！彼忉屨f，“在地球上，餅干面團在烘烤時向上膨脹，但在微重力下，它可能會同時向四面八方膨脹?！?/span>

不管形狀如何，餅干的吸引力不僅僅在于它的外表。它提供了一個強大的，來自于家一樣的熟悉感覺，讓宇航員賓至如歸。

無論最新的實驗結(jié)果如何，太空烤箱似乎會幫助開辟更廣闊的微重力烹飪機器市場。

太空居住需要面臨各種復(fù)雜情況，例如如何獲取糧食和食物，我們的廢物又如何處理？可是還有一件事情更重要，那就是如何記錄時間。而我們地球上的年、月、日時間在火星或月球上沒有多大意義。

有人說解決辦法非常簡單，帶上手表和日歷就行了。這也是國際空間站目前的處理方式。國際空間站的工作人員按照格林威治標(biāo)準(zhǔn)時間運行，他們通過與地球的密切聯(lián)絡(luò)，掌握最新的時間。

但是，要讓太空居民保持在地球上的計時系統(tǒng)不太實用。國際空間站每90分鐘繞行地球一周，所以地球上的一天里（24小時），宇航員能看到16次日出和日落。

天文學(xué)家、科幻作家和熱情的愛好者提出了一系列的建議，為潛在的太空定居建立新的計時系統(tǒng)。湯瑪斯·干加利（Thomas Gangale）——大流士火星歷（為未來生活在火星上的人設(shè)計的新型歷法）的創(chuàng)建者說：“如果我們要把人送到火星上去定居，他們需要根據(jù)火星的自然節(jié)律來計算時間?！钡厍蛎孔赞D(zhuǎn)一次23小時56分鐘，而火星的旋轉(zhuǎn)則稍長，需要24小時40分鐘。火星繞太陽的軌道長度是地球的兩倍，地球的一年需要365天，火星需要688個地球日。

在開發(fā)地球時間的替代品時，定居者將面臨的另一個挑戰(zhàn)是計時。地球上的時間是由極其穩(wěn)定的原子鐘來標(biāo)準(zhǔn)化的，原子鐘每150億年誤差一秒鐘。不幸的是，它們和冰箱一樣大。

NASA的深空導(dǎo)航員Jill Seubert說，航天器使用超穩(wěn)定振蕩器來保持時間，這使得航天器能夠按計劃執(zhí)行操作，但“它們并不是真正超穩(wěn)定的，它們會隨著時間漂移”。

上世紀(jì)70年代，旅行者號探測器上使用了第一個超穩(wěn)定振蕩器(USO)，如今仍在衛(wèi)星上使用。即使在地球日期間，這些衛(wèi)星也必須重新校準(zhǔn)，以確保GPS等技術(shù)盡可能準(zhǔn)確。僅差百萬分之一秒就意味著GPS誤差可達數(shù)百米。

目前，工程師們通過精確的地球時間和宇宙飛船的USO讀數(shù)之間進行轉(zhuǎn)換來解決這個問題。但是，隨著我們進入太空的深處，需要進行更多的瞬時操作，依賴地球時間將變得不現(xiàn)實。雖然地球和月球之間的時間差只有1秒左右，但兩者到火星的時間差卻高達7到22分鐘，且兩者的相對位置會隨著軌道的變化而變化。

休伯特是美國航空航天局噴氣推進實驗室工程師團隊的副首席研究員，他們團隊建造了第一個深空原子鐘?，F(xiàn)在，航天器可以攜帶自己的原子鐘，而不是依賴于與地球的通信，從而使它們能夠保持更精確的當(dāng)?shù)貢r間，這反過來將允許它們計算自己的位置，并在沒有地球幫助的情況下執(zhí)行操作。6月下旬，深空原子鐘搭乘SpaceX火箭進入太空。

來源：NASA

你還有了解到為太空居住做準(zhǔn)備的其他研究進展嗎？

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