화성에 오랜 임무를 수행하는 우주 비행사를 먹이는 것은 다년간의 여행에서 살아남기에 충분한 영양소와 칼로리를 보장하는 것 이상이다. 우주 비행사에게 올바른 식이요법을 제공하는 것은 이전 임무와 달리 정신 및 인지 건강을 지원하는 데 가장 중요하다.

따라서 우리는 2030년대 후반이나 2040년대 초에 카드에 있을 수 있는 화성에 대한 도전적인 임무뿐만 아니라 붉은 행성에 대한 가능한 정착을 준비할 수 있는 화성에 대한 도전적인 임무뿐만 아니라 우주 비행사를 공급하는 방법을 근본적으로 다시 생각해야 한다.

여기에는 정신건강과 복지에서 미생물의 역할을 인정하고 우주 비행사에게 다양한 유익한 미생물이 성장할 수 있는 올바른 음식 및 조건을 제공하는 것이 포함된다. 우리의 연구는 바로 그렇게 하는 것을 목표로 한다.

이러한 어려운 조건에서 미생물의 건강한 균형이 중요한 이유와 메뉴에 미생물을 넣는 방법은 다음과 같다.

 

화성에 대한 미션이 왜 그렇게 어려운가?

깊은 우주 임무는 인간을 엄청난 신체적, 심리적 도전에 노출시킬 것이다. 여기에는 사랑하는 사람의 장기적인 분리, 극단적인 공간 및 자원 제약, 미세 중력의 어려움이 포함된다.

우주 비행사의 일주기 리듬, 장기간의 방사선 노출 및 식이 변화에 대한 혼란도인지 성능과 복지를 낮출 수 있다.

잠재적 우주선 실패의 심리적 피해와 결합된 위험한 조건은 모두 정신 건강 문제에 기여할 수 있다.

 

식이 요법이 정신 건강에 중요한 이유는 무엇일까?

우리는 이미 사람들의 식이 요법의 질이 그들의 신체 건강뿐만 아니라 정신적, 뇌 건강에도 영향을 미친다.

다이어트 품질은 일관되고 독립적으로 우울증이나 불안의 위험과 관련이 있다. 임상 시험은 식이 품질을 향상시키는 것이 우울증과 불안 증상의 심각한 개선으로 이어질 수 있음을 보여준다.

다이어트는 또한 학습과 기억, 정신 건강 유지에 중요한 특정 뇌 영역 (해마)의 크기와 기능에 영향을 미친다. 젊은 건강한 성인조차도 “정크”음식을 먹으면 해마와 관련된 인식 측면이 빠르게 감소한다.

반면에, 연구에 따르면 더 많은 다양한 식물 식품과 해산물 (장쇄 오메가 -3 지방산과 플라보노이드라고 불리는 성분이 풍부한)이 포함된 식이를 보여준다. 이 연구는 우주의 조건을 모방하도록 설계된 45 일 동안 폐쇄 챔버에서 수행되었다.

식물성 식품과 해산물이 풍부한 다이어트는 뇌에 도움이 될 수 있지만, 그것을 어떻게 멀리 갈 수 있는 우주 음식으로 바꿀 수 있나? Jacek Chabraszewski/Shutterstock

다이어트는 변경함으로써 그러한 결과를 초래할 수 있다.

-면역 기능

-해마의 크기와 기능

-화학 메신저 (신경 전달 물질) 시스템

-우리 몸이 스트레스에 어떻게 반응하는지.

다이어트는 또한 장내 미생물이 뇌에 영향을 미치는 많은 방법에 영향을 줄 수 있다.

모든 음식이 등급을 매기는 것은 아니다.

우주 식품은 다양한 승무원에게 호소하고 매우 오랫동안 영양가를 유지해야 한다 (아마도 3년에서 5년의 임무). 또한 우주선에 들어갈 수 있을 정도로 가볍고 소형이어야 한다.

화성에서 한 번, 신선한 음식 재배와 단백질 공급원이 포함된다. 영양소를 제공하는 것 외에도 식물 영양소 (예: 폴리 페놀), 발효 제품 및 미생물을 포함한 보다 최근에 확인된 요인을 제공하는 것을 고려해야 한다. 이것들은 건강을 유지하고 실제로 깊은 우주 임무에서의 삶을 유지하는 데 중요 할 것이다.

 

미생물이 왜 그렇게 중요할까?

영화 마션(The Martian)을 본 적이 있다면 미생물이 음식을 재배하는 데 중요한 측면이라는 것을 알게 될 것이며 인간을 살아 있고 기능하는 데 필수적이다.

우리는 피부와 모든 틈새 시장에 사는 수조 개의 다양한 미생물과 함께 진화했으며 호스트이다. 여기에는 우리의 입, 코, 질, 폐 및 장이 포함된다.

이 미생물의 대부분은 박테리아이다. 가장 큰 수는 장에서, 우리의 소화, 신진 대사 및 면역, 내분비 (호르몬) 및 신경계에 영향을 미친다.

장내 미생물과 정신 건강과 행동의 관계는 두 가지 방법으로 진행된다. 장내 미생물은 우리의 정신 건강과 행동에 영향을 미치며, 이는 우리의 장내 미생물에 영향을 미친다.

바이러스, 곰팡이 및 기생충과 같은 미생물의 다른 성분과 구강 및 폐 미생물 군도 정신 및 뇌 건강과 관련이 있다.

중요하게도, 우리는 공기 교환을 포함한 다른 사람들과 미생물을 공유하는데, 이는 내부 우주선과 같은 폐쇄 환경 시스템과 매우 관련이 있다.

따라서 모든 우주 비행사가 미션 전체에 가장 건강하고 가장 다양한 미생물을 보장하는 것이 중요하다.

 

건강한 미생물을 어떻게 장려할 수 있을까?

우리가 생각해야 할 음식 자체만이 아니다. 또한 건강한 미생물을 지원하려면 음식을 어떻게 재배하는지 생각해야 한다.

실제로, 미생물은 식물의 영양소 및 식물 화학적 함량에 필수적인 역할을 하며 토양, 식물 및 인간의 미생물은 상호 연결된다. 2023년에 발표된 연구에 따르면 채소에 대한 박테리아가 확인하고 다른 식물성 식품은 인간 장에서 집을 찾아 미생물 다양성을 향상시킨다.

그러나 우주선에서 음식을 재배하는 현재는 자연 토양을 사용하지 않는다. 표준 "수직 농업"방법은 대체 성장 매체에서 식물을 키운다. 차세대 수경법 시스템을 상상해보라. 따라서 우주 비행사가 자라는 음식의 건강 특성을 향상시키기 위해이 시스템에 최적화된 미생물 칵테일을 추가해야 할 수도 있다.

이 폐쇄된 챔버는 우주 비행사가 우주에서 신선한 작물을 재배하는 방법을 모방한다. NASA

미생물로부터 발효된 단백질은 우주선의 생물 반응기에서 음식물 폐기물에서도 신속하게 생산될 수 있다. 일부 유형은 육류와 같은 맛과 질감을 가지며 인간에게 필요한 모든 아미노산과 미생물 자체의 유용한 부산물을 제공할 수 있다.

발효 자체는 정신 건강에 대한 가능한 이점을 포함하여 건강에 다양한 유익한 영향을 미치는 일부 비타민을 포함하여 수천 가지의 다른 생물 활성 분자를 만든다.

우주에서 어떤 종류의 발효 식품이 가능한지 아직 알지 못하지만, 우주 비행사의 식단에 김치 및 소금에 절인 양배추와 같은 발효 식품이 포함될 수 있다.

보충제로서의 프로바이오틱스 및 프리 바이오틱스도 필수적일 수 있다. 프로바이오틱스는 건강상의 이점을 입증한 살아있는 미생물이며 프리바이오틱스는 이러한 건강한 미생물을 위한 음식이다.

 

지구상에서도 혜택

우리는 우주 승무원을 건강하게 유지하기 위해 미생물을 최적화하는 방법을 배우기 시작했다. 이는 긴 우주 비행과 다른 행성에 대한 가능한 정착에 중요하다.

그러나 이 연구에는 다른 많은 응용 프로그램이 있을 수 있다. 우리는 지구상에서 자립하고 지속 가능한 식품 시스템을 만드는 데 도움이 되는 것을 사용하여 환경과 인간의 건강을 개선할 수 있다.