食品科学家拉里萨·周在西雅图附近开始接触攀岩和背包旅行时，她意识到自己的日常工作和爱好正在融合。她发现脱水的野外餐食味道越来越淡，而且缺乏令人开胃的质地——她开始为国际空间站（ISS）的宇航员感到难过，他们连续几个月都靠类似的食物维持生计。“我不希望人们永远在太空中吃冻干食品，”周说，她最近刚从哈佛大学获得机械工程和材料科学博士学位。“我实际上希望人们能够烹饪。”
周在过去四年里一直致力于研发一种在微重力环境下煮食物的机器。她将其命名为H0TP0T，让人联想到中国传统的共用火锅饮食习俗（名称中的零指的是它在微重力环境中的用途）。她设计的这种铝和玻璃装置属于近期旨在改善太空旅行者饮食体验的实验技术浪潮的一部分。2019年，宇航员在国际空间站上使用小型烤箱烘烤了饼干。研究人员还开发了用于微重力的炒菜台和油炸锅以及其他厨房用具。但这些设备尚未进入长期轨道运行。
由于宇航员的基本安全和任务成功始终是首要任务，一些研究人员认为太空中的烹饪舒适性是无关紧要的。但周和一些其他食品科学家坚持认为，他们的工作对于宇航员的身心健康至关重要，尤其是在较长时间的任务中。M.I.T.太空探索计划创始人兼研究未来太空栖息地的奥雷利亚研究所首席执行官阿里尔·埃克布劳表示，现在是时候“考虑太空生活，这既是为了在太空中蓬勃发展，也是为了生存”。为了展示这种更舒适的太空生活愿景，奥雷利亚研究所正在建造一个名为TESSERAE pavilion的模拟太空栖息地，计划于8月初在波士顿开放，随后在西雅图展出。在规划该项目时，埃克布劳和一位同事采访了近二十名宇航员——他们经常提到更好的烹饪选择和更美味的食物是改善他们福祉的重要方式。为了反映这一点，一个H0TP0T（倒挂悬挂以表明宇航员可以在任何方向使用该设备）将悬挂在实验栖息地的厨房中。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的 impactful stories。
周选择研究微重力水煮锅，因为谷物——蛋白质和碳水化合物的极佳且保质期长的来源——通常需要煮沸。但在太空中煮食物是一项特别棘手的挑战。在地球上，重力使水保持在锅底。然而，在微重力环境下，将水控制在锅内以防止其漂浮出去是一个大问题。但水分子也相互吸引，并吸引它们接触的任何表面；当水处于失重状态时，毛细作用和表面张力会对将水保持在锅内的一个区域产生更大的影响。
H0TP0T的楔形结构利用这些力将水困在锅炉最窄的角落里。该设计源于周与一位在卫星推进领域工作的朋友的对话，这位朋友也面临着类似的问题：如何在太空中控制燃料，使其可预测地到达发动机并点燃。由此产生的楔形“锅”，看起来像一块高高的蛋糕尖端朝下倾斜，由一张以45度角弯曲的铝合金板组成。披萨片形状的派热克斯玻璃覆盖着两端。
H0TP0T原型设备，一个小的三角形物体，放置在一个透明的盒子内。
拉里萨·周
另一个问题涉及煮沸本身的科学原理。在地球上，浮力驱动的对流，即较冷和较密的水落在较热的液体下方，依靠重力来均匀分布热量并去除表面的气泡。在太空中，这种情况不会发生。沸水反而形成较大的气泡，在原地晃动；这可能导致食物煮得不好。因此，食物从未在太空中通过煮沸的方式烹饪过。然而，在H0TP0T上，加热元件被拧到铝制外壳的外部，以加热锅的大表面积，这减少了对重力驱动对流来均匀加热水的需求。容器的金属盖还有一个压力阀来释放蒸汽。
2022年5月下旬，一个装满水和三块未煮熟的意大利长通粉的微型H0TP0T原型被固定在改装后的波音727-200飞机的地板上，这架飞机由零重力公司运营，通过反复的急剧俯冲来模拟失重状态。当周在20次抛物线自由落体中观察加热的容器时，一些水确实渗入了楔形的远角。但大部分水仍留在其最窄的部分。楔形还允许液态水和气态蒸汽气泡分离，从而使面条均匀煮熟。在45分钟的飞行结束时，意大利面已经煮过了al dente的程度。一年后，周和炊具又进行了一次这样的飞行。这次她测试了未来宇航员在实际使用H0TP0T时可能有的体验，“拧开无数个东西”以取出意大利面——并最终吃了一块用机器煮熟的意大利长通粉，尽管这块食物一开始并不配合。“这就像我的嘴和那块意大利面之间的猫捉老鼠游戏，”周说。
美国国家航空航天局（NASA）太空作物生产前高级项目经理、现任该机构承包商的拉尔夫·弗里奇表示，重要的是要考虑像H0TP0T这样的独立技术如何在整个食品系统中发挥作用——从种植到收获和加工食材，所有这些都在太空中进行。到目前为止，美国国家航空航天局已经试验了如何在太空中种植植物，但没有试验如何加工或烹饪它们。“我们在近期所做的一切都将是采摘和食用；我们不会有硬件来加工和准备它，”弗里奇说。他还指出，用于测试新技术的设备必须竞争国际空间站上有限的有效载荷空间，因此机器可能会在开发阶段酝酿数年甚至数十年。
但周仍然希望继续开发H0TP0T。她的目标是尝试沿着低温慢煮系统的方向对其进行改造，在低温慢煮系统中，装有定量水和谷物的袋子浸入热水中进行烹饪。这样可以保持锅的清洁，并且可以重复使用沸水。周还在寻找她的技术在地球上可能用途的方法。她说她曾经认为H0TP0T-低温慢煮组合可能会为人们在灾难期间提供烹饪食物的方法，但她坚持要小心，不要强加一种并非真正有益的人道主义应用。“梦想是开发一种用于太空的技术，并同时开发其在地球上的应用，”周说。