СПОСОБ ПРИНЯТИЯ ПИЩИ В КОСМОСЕ И КОМПЛЕКТ ПОСУДЫ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА
METHOD OF EATING IN SPACE AND SET OF UTENSILS FOR IMPLEMENTING METHOD

Изобретение относится к космической технике, в частности, предназначенной для обеспечения нормальной жизнедеятельности людей в космических условиях, включая невесомость.
Известен способ принятия пищи, включающий приготовление пищи, ее подачу на стол, а затем извлечение пищи из посуды и поглощение человеком, реализуемый с помощью комплекта посуды кухонной, столовой и иных предметов посуды [1].
Такой способ очень широко применяется в жизни людей на Земле.
Однако в космических условиях при полетах кораблей из-за невесомости невозможно непосредственное использование традиционного комплекта посуды для питания космонавтов, так как пища не удерживается в посуде и плавает в пространстве такого космического корабля.
Известен способ принятия пищи, принятый за прототип способа, включающий герметичную упаковку пищи, приготовление, и затем извлечение пищи из посуды, и поглощение человеком [2].
Такой способ обеспечивает принятие пищи людьми в специфических условиях невесомости.
Однако использование герметичных упаковок в виде тумб и консервов ограничивает диапазон возможных применяемых блюд, и такая пища весьма далека от традиционной пищи в земных условиях.
Для реализации известного способа принятия пищи в условиях невесомости используют различные конструкции, например, типа известного сосуда для питья, содержащего емкость с жидкостью и системами обеспечения работы емкости [3].
Такие герметичные конструкции нашли применение и обеспечивают принятие пищи в условиях невесомости в космосе.
Однако такие конструкции весьма далеки от традиционной посуды, используемой в наземных условиях, обеспечивающих привычный комфорт и условия жизни, ограничивают диапазон возможных применяемых блюд для питания людей в космосе.
Известен комплект посуды для принятия пищи, принятый за прототип устройства, включающий набор предметов посуды для приготовления, хранения и переноса, подачи и принятия пищи и столовые принадлежности для принятия пищи [4].
Такой комплект посуды традиционен для принятия пищи в земных условиях, обеспечивая привычный уровень комфорта и жизни людей.
Однако такой комплект посуды не может непосредственно использоваться в космических условиях из-за невесомости, так как пища не удерживается в традиционной посуде и плавает в невесомости в пространстве космического корабля или станции.
Предлагаемое изобретение решает задачу по обеспечению привычного комфорта и условий жизни людей в космических условиях, что приводит к техническому результату в виде получения модернизированного комплекта посуды, обеспечивающего принятие пищи и увеличение диапазона возможных применяемых блюд в космических условиях, включая и невесомость.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе принятия пищи в космосе, включающем приготовление пищи, ее подачу, например, на стол, а затем извлечение пищи из посуды и поглощение человеком, пищу в посуде помещают в электрическое поле, которым удерживают пищу внутри посуды от разлетания в условиях невесомости.
Электрическое поле на пищу и посуду создают слоем электрета.
Пищу извлекают столовыми принадлежностями, оптимально ложкой, в которой образуют электрическое поле и которым удерживают пищу при перемещении в условиях невесомости.
Слой электрета выполняют в виде подставки под посуду, при этом саму посуду изготавливают из диэлектрического материала.
Слой электрета размещают на поверхности стола в виде покрытия на этом столе, в частности скатерти или салфетки, выполненных из пленки электрета или электретной ткани.
Слой электрета выполняют в качестве элемента предмета посуды.
Комплект посуды для реализации способа, включающий набор предметов посуды для приготовления, хранения и переноса, подачи и принятия пищи и столовые принадлежности для принятия пищи, все или часть предметов посуды снабжены источником электрического поля, воздействующим на пишу во время организации процесса принятия пищи, а сам источник электрического поля выполнен в виде слоя электрета.
Предмет посуды, на поверхности которого размещен слой электрета в форме пластины или пленки или электретной ткани.
Предмет посуды, в котором слой электрета получен за счет электрофизического и/или химического воздействия на всю или часть площади поверхности предмета посуды.
Столовые принадлежности имеют источник электрического поля, в виде слоя электрета, наложенного на часть поверхности данного столового предмета, оптимально ложки.
Столовые принадлежности имеют источник электрического поля в виде слоя электрета, полученного за счет электрофизического и/или химического воздействия на всю или часть площади поверхности данного столового предмета, оптимально ложки.
Предмет посуды, в котором слой электрета выполнен съемным элементом, удаляемым с предмета посуды после принятия пищи.
Предмет посуды, в котором слой электрета выполнен постоянным элементом.
Здесь используют тот факт, что практически вся пища с физической точки зрения - это диэлектрический материал, взаимодействующий с электрическим полем. Поэтому пищу в посуде помещают в электрическое поле, которое обеспечивает удержание пищи внутри посуды от разлетания в условиях невесомости. Это позволяет спокойно перемещать посуду с пищей по помещению, а также при принятии пищи спокойно извлекать ее из посуды, не беспокоясь о разлетании пищи, то есть выполнять те же действия, что и на Земле.
Электрическое поле на пищу создают слоем электрета, так как здесь создают постоянное электрическое поле (электрический аналог постоянного магнита) без подвода энергии от источника высокого напряжения, а сам электрет безопасен в обращении, а общий электрический заряд слоя электрета равен нулю относительно внешней среды, что обеспечивает воздействие на пищу вблизи слоя электрета и одновременно минимальное воздействие на элементы корабля вдали от слоя электрета.
Пищу извлекают столовыми принадлежностями, оптимально ложкой, в которой образуют электрическое поле, удерживающее пищу при перемещении в условиях невесомости от посуды до человека, то есть позволяет выполнять те же традиционные действия, что и на поверхности Земли.
В качестве одного из вариантов слой электрета выполняют в виде подставки под посуду, подкладываемой под дно посуды типа тарелки и т.п., а чтобы электрическое поле электрета проникало внутрь посуды на пищу, здесь используют диэлектрический материал для стенок посуды, то есть стекло, фарфор и т.п., обычно используемые и на Земле. Сама подставка - самостоятельная часть комплекта посуды, и она выполнена в виде слоя электрета - пластины, пленки или ткани электрета, и после принятия пищи посуда снимается с подставки и удаляется (для последующей мойки и хранения).
В качестве одного из вариантов слой электрета размещают на поверхности стола в виде покрытия на этом столе, например в виде скатерти или салфетки, выполненных из пленки электрета или электретной ткани. При этом посуду выполняют из диэлектрического материала, позволяющего электрическому полю от слоя электрета воздействовать на пищу в посуде.
В качестве одного из вариантов слой электрета выполняют в качестве элемента предмета посуды, то есть этот слой электрета - постоянный дополнительный элемент предмета посуды, например, на дно тарелки накладывают пленку электрета, или после электрофизической и/или химической обработки поверхности посуды из диэлектрического материала получают электрет в части объема самой посуды.
Комплект посуды включает многообразный набор предметов посуды для приготовления, хранения, переноса, подачи и принятия пищи и столовые принадлежности для принятия пищи, при этом для обеспечения работы комплекта посуды в невесомости все или часть предметов посуды снабжены источником электрического поля, общим для всех предметов или по отдельному источнику на каждый единичный предмет посуды. И этот источник своим электрическим полем воздействует на пищу в посуде, удерживая ее внутри посуды в условиях невесомости. При этом сам источник электрического поля выполнен в виде слоя электрета, создающего постоянное электрическое поле.
В качестве одного из вариантов слой электрета выполнен в форме пластины, или пленки, или электретной ткани, расположенной на поверхности предмета посуды.
В качестве одного из вариантов слой электрета получен за счет электрофизического и/или химического воздействий на всю или часть площади поверхности предмета посуды, то есть слой электрета получают в объеме самой посуды, в части объема материала стенок посуды.
Столовые принадлежности для извлечения и переноса пищи от посуды ко рту человека имеют источник электрического поля, что позволяет удерживать пищу, например, на ложке, в невесомости при перемещении, и в качестве одного из вариантов источник электрического поля столовой принадлежности, например ложки, выполнен в виде слоя электрета, наиболее просто и оптимально в виде пленки электрета толщиной 5…10 мкм, наложенной на часть поверхности ложки, выполненной из любого материала.
В качестве одного из вариантов источник электрического поля столовой принадлежности, например ложки, выполнен в виде слоя электрета, полученного за счет электрофизического и/или химического воздействия на всю или часть поверхности, при этом слой электрета получают в части объема материала ложки или иной столовой принадлежности.
В качестве одного из вариантов выполнения слой электрета выполнен съемным элементом типа подставки или покрытия стола, выставляемым перед началом приготовления пищи и удаляемым с посуды после принятия пищи.
В качестве одного из вариантов слой электрета выполнен постоянным элементом на предмете посуды, то есть на поверхности посуды слой электрета находится все время, как в процессе приготовления и принятия пищи, так и после этого процесса, включая хранение посуды.
Предложенные способ принятия пищи в космосе и комплект посуды для реализации способа поясняются фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, при этом для демонстрации вариантов способа выделяется подробно пример предмета посуды - тарелки, с различными вариантами его элементов согласно фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6.
На фиг.1 изображен предмет посуды в виде тарелки 1 с пищей 2, установленные на подставку из слоя электрета 3, размещенные на столе 4.
На фиг.2 изображена тарелка 1 с пищей 2, имеющая слой электрета 3 и размещенная на столе 4, причем слой электрета 3 размещен на дне вне тарелки 1.
На фиг.3 изображена тарелка 1 с пищей 2, имеющая слой электрета 3 и размещенная на столе 4, причем слой электрета 3 размещен внутри на дне тарелки 1.
На фиг.4 изображена тарелка 1 с пищей 2, имеющая слой электрета 3 в части объема материала тарелки 1, и размещенная на столе 4.
На фиг.5 изображена тарелка 1 с пищей 2, размещенная на слое электрета 3, закрепленном на подносе 5, и размещенная на столе 4.
На фиг.6 изображена тарелка 1 с пищей 2, размещенная на столе 4, имеющем на своей поверхности съемное покрытие из слоя электрета в виде салфетки 3.
На фиг.7 изображен комплект посуды, включающий посуду 6 для приготовления пищи 2, посуду для переноса пищи - поднос 5, посуду для подачи пищи 7, разнообразные предметы посуды для принятия пищи 1, включая посуду для жидкости 8, а также столовые принадлежности в виде ложки 9 и соломки 10 со слоем электрета 3, размещенные на столе 4.
При работе согласно фиг.7 пищу 2 готовят в посуде для приготовления 6, после этого пищу 2 помещают в посуду для подачи пищи 7, которую ставят на посуду для переноса пищи - поднос 5, и перемещают к столу 4, где пищу раскладывают в различные предметы посуды для принятия пищи 1, включая посуду для жидкости 8. При этом слой электрета 3, различный для каждого предмета посуды 1, 5, 6, 7, 8, обеспечивает удержание пищи 2 в условиях невесомости при ее перемещениях. Затем в процессе принятия пищи 2 ее берут ложкой 9 из посуды для принятия пищи 1 и съедают, а жидкость из посуды 8 выпивают с помощью соломки 10. Причем комплект посуды 1, 5, 6, 7, 8 снабжен слоем электрета 3, как и ложка 9 с соломкой 10, а выбор конструктивного исполнения такого слоя зависит от вкуса и желания разработчиков и изготовителей посуды и определен вариантами, приведенными на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6.
На фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6 приведены конструктивные варианты исполнения слоя электрета 3 относительно предмета посуды - тарелки 1, и пищи 2, и стола 4. При работе все варианты на фиг.1…6 слоя электрета 3 обеспечивают электрическое поле на объем внутри тарелки 1 с пищей 2, удерживая пищу 2 внутри тарелки 1 в условиях невесомости, в том числе и при перемещении тарелки 1 с пищей 2.
Пример
Рассмотрим условия жизни людей в космических условиях и сопоставим с земными условиями.
-13
2
5
-12
-15
-14
Известно, что у поверхности Земли - отрицательный заряд, а средняя поверхностная плотность заряда Земли равна ~1,15·10 Кл/см, при полном заряде Земли 5,7·10 Кл, при этом средний вертикальный градиент электрического потенциала у земной поверхности равен 130 В/м. Причем частицы всех видов осадков несут на себе электрические заряды, при среднем отрицательном заряде на одну каплю ~1,3·10 Кл, и капли обложного дождя заряжены до 0,5…10 В, грозового ливня - до 300 В при среднем значении 40 В. При этом средний ток равен ~5·10…10 А для дождя или снега [5].
Таким образом, человек вместе со своей пищей на поверхности Земли все время находится в электрическом поле Земли, и, несомненно, организму человека нужно это поле. В космических условиях на кораблях и станциях нет подобного электрического поля, хотя и есть лишь отдельная электризация некоторых вещей, доставляющая неудобство космонавтам и требующая снятия и отвода избыточного электростатического заряда с таких вещей. Поэтому создание электрического поля на космических кораблях и станциях вполне допустимо и даже необходимо при условии общей нейтральности и отсутствия общего заряда корабля. Однако получение электрического поля в ограниченных объемах полностью реально, а это позволяет использовать такое электрическое поле для удерживания пищи в посуде. Это объясняется тем, что пища практически вся диэлектрическая, поэтому она активно взаимодействует с электрическим полем и благодаря электрическому полю внутри посуды пища остается в посуде и даже прилипает к ее поверхности, точнее, к поверхности источника электрического поля. Это позволяет перемещать пищу в невесомости и организовать традиционный для земных условий процесс принятия пищи людьми.
Подчеркнем, что при длительном воздействии на человека необходимо соблюдение требования - воздействующее на человека электрическое поле должно иметь напряженность одного порядка с электрическим полем на поверхности Земли. Непосредственно на пищу допустимо использовать и более сильные электрические поля, на один - три порядка превышающие поле Земли. Причем посуда имеет относительно малые размеры, поэтому и источник электрического поля малогабаритен, тогда в силу резкого падения электрического поля в пространстве от источника имеем сильное электрическое поле внутри посуды и резко падающее - на один - два порядка - электрическое поле вблизи человека. При этом под воздействием электрического поля в пище происходит поляризация, что и обеспечивает притяжение пищи к источнику электрического поля, причем подчеркнем, что здесь пища имеет общий нулевой заряд, и после снятия поля поляризация прекращается, в том числе и внутри желудка человека.
Отметим, что в общем случае электрическое поле получают различными конструкциями источников поля. Например, широко известны источники электрического поля на основе электродов высокого напряжения. Однако отметим, что такие источники достаточно удобны в земных условиях, но плохо смотрятся в космических условиях, так как требуют источников питания высокого напряжения, специальных электродов, причем это высокое напряжение, опасное для человека и требующее соблюдения серьезных мер по технике безопасности. То есть, это достаточно серьезная и сложная техническая система, требующая подвода энергии, которой в космических условиях обычно не хватает.
3
2
-9
2
-8
2
-6
2
Поэтому здесь выбираем получение электрического поля именно с помощью электретов. Такие электреты получают за счет поляризации диэлектрического материала, в результате которой на поверхностях диэлектрика образуют разноименные электрические заряды. И благодаря диэлектрическим свойствам материала эти два разноименных полюса могут сохраняться многие годы, создавая вокруг себя постоянное электрическое поле (электрический аналог постоянного магнита). Причем общий электрический заряд слоя электрета равен нулю относительно внешней среды, а заряды на поверхности связаны в структуре слоя, поэтому электреты безопасны в обращении, и при прикосновении к ним человек не испытывает электрического удара и через него не идет электрический заряд (в отличие от аналога со статическим электричеством с помощью электродов высокого напряжения), И методы изготовления электретов, например, с помощью коронного разряда и многих других известны и хорошо отработаны [6]. Отметим, что поверхности диэлектрика - электрета - могут быть как однополюсными, так и многополюсными. Причем электретами могут быть многие диэлектрики, например интересны пластины из керамических электретов, на основе титанита кальция CaTiO, у которого в течение 5 лет заряд почти не изменяется, и даже через 10 лет величина заряда равна до 5·10 Кл/см. Это и пленки из фторопласта, марка Ф-4, или поликарбоната ПК, имеющие наиболее стабильные свойства, при толщине пленки 5…100 мкм, и их поверхностная плотность заряда ~10 Кл/см сохраняется неизменной в течение нескольких лет. Такие электреты имеют достаточно большое применение в различных отраслях техники [6]. Отметим, что для пленок майлара (толщиной 25 мкм), тефлона, SiO, получают плотность заряда до 10 Кл/см [7], что обеспечивает резкое повышение силы воздействия от электрета.
Очень интересны электреты на основе алюминия, при этом за счет химического воздействия на фольгу или лист из алюминия на поверхности получают окисный слой - окисную пленку, являющуюся диэлектриком, а затем за счет известной электрофизической обработки (как для пленки Ф-4 или ПК) в этой окисной пленке получают электрет, при этом сама основа - фольга или лист, пластина из алюминия - остается электропроводящей [8].
Очень интересны и электретные ткани, содержащие множество ориентированных параллельных армирующих нитей, несущие электрический заряд разной полярности на внешней и внутренней поверхностях [9]. Отметим известные конструкции электретных фильтров, в которых заряженные частицы притягиваются к поверхности электрета, причем и нейтральные частицы приобретают наведенный полем заряд и также притягиваются к электрету. Существуют волокнистые электретные фильтры с разными материалами волокон, обычно полимерные, с длиной до нескольких метров [10].
Таким образом, для получения электрического поля в посуде и столовых принадлежностях используют различные типа электретов - пластины (оптимально - на основе титанита кальция), пленки (оптимально - марок Ф-4 и ПК, майлар) или фольга (аналог пленки электрета), электретные ткани, а также возможно использование электрета на основе окисной пленки в поверхностном слое алюминиевого листа или фольги. И именно такой большой выбор типов электретов и их разновидностей позволяет получить и богатый выбор вариантов конструкции посуды со слоем электрета, изображенные на фиг.1-7. При этом выбор варианта конструкции достаточно произволен и зависит лишь от вкуса и желания разработчиков, а сами варианты имеют, как и любое техническое решение, свои достоинства и недостатки.
Очень прост вариант с подставкой из слоя электрета - это электреты из пластины, толстой пленки или ткани, помещенные под дно посуды типа тарелки и т.п. При этом посуду выполняют из диэлектрического материала (фарфор, стекло, керамика и т.п. - самые распространенные материалы для изготовления посуды), что позволяет электрическому полю подставки воздействовать на пищу в посуде, при этом пища притягивается и стремится к подставке, тем самым прижимается и ко дну посуды. Такая подставка - простой съемный элемент, и после окончания принятия пищи тарелка снимается и ставится на свое место (естественно, чистится), а подставка остается на столе и снова используется для следующей тарелки (а если больше не нужна - то тоже снимается и прячется до следующего обеда в каком-либо месте). Здесь достоинство - ограниченное количество подставок при большом количестве посуды, поочередно ставящемся на одну подставку, а также использование самой обычной земной посуды без какой-либо модернизации.
Аналогичен по простоте вариант, при котором под дно посуды, каждого предмета посуды, накладывают или даже закрепляют (приклеивают) слой электрета в виде тонкой пленки. Это постоянный элемент, и такая пленка электрета ставится навсегда, для постоянной работы. И здесь посуда, тарелка и т.п. всегда готовы к работе, однако при этом на каждый предмет посуды необходима своя электретная пленка, то есть требуется достаточно большое количество электретов и определенный объем работы по подготовке пленок электрета и их установке на посуде.
Недостаток таких простых вариантов - промежуточный слой диэлектрика (дно посуды) резко снижает поле, воздействующее на пишу, поэтому здесь необходимо использовать сильные электреты (с большой плотностью поверхностного заряда и сильным полем). Поэтому все же такие простые варианты малоэффективны.
2
Эффективным вариантом является размещение пленки электрета (непосредственно внутри на дне посуды, тарелки и т.п., что дает непосредственное взаимодействие с пищей и максимальное электрическое поле в пище, обеспечивая максимальный притягивающий эффект пищи к пленке электрета на дне. Однако здесь возникает вопрос о взаимодействии пленки электрета с пищей, в том числе и химическом взаимодействии с разнообразными компонентами пищи, что требует тщательного исследования и выбора химически стойкого (нейтрального) материала пленки (например, интересна пленка SiO). Также это постоянный элемент на каждый предмет посуды, то есть требуется достаточно большое количество электретов и работы по их установке.
Интересным эффективным вариантом является размещение слоя электрета в части объема предмета посуды, то есть после химической и электрофизической обработки поверхности посуды получают электрет в части его объема. Здесь возможны 2 пути, где на первом пути для диэлектрического материала посуды (фарфор, керамика, стекло и т.п.) после электрофизической обработки получают электрет по всей толщине стенки посуды на части поверхности дна. На 2-м пути для алюминия получают сначала химическим воздействием окисный поверхностный слой, который затем электрофизическим воздействием превращают в электрет. Такой вариант дает непосредственное взаимодействие с пищей при ограниченном химическом взаимодействии (используемые для изготовления посуды материалы химически инертны к пище), при максимальном электрическом поле и максимальном притягивающем эффекте пищи ко дну посуды. Однако есть и недостаток, связанный с тем, что серийные традиционно используемые материалы для посуды имеют невысокие электретные свойства, то есть полученный слой электрета дает поле, значительно уступающее по величине лучшим электретным пленкам, а главное, их долговечность как электрета также уступает этим пленкам. Однако использование алюминиевой посуды очень перспективно и найдет широкое применение для космических полетов.
Еще одним простым вариантом является размещение слоя сильного электрета на поверхности стола, то есть слой электрета в виде пленки или ткани накрывает поверхность стола, а в общем случае является элементом поверхности стола, например, электретную пленку приклеивают к поверхности стола, его столешницы. И на этот слой электрета и ставят предметы посуды, при этом такую посуду выполняют из диэлектрического материала (фарфор, керамика, стекло и т.п.), позволяющего электрическому полю от слоя электрета поверхности стола воздействовать на пищу в посуде. Разновидностью этого варианта является размещение слоя электрета в виде съемного покрытия на таком столе, в виде периодически снимаемых и накрываемых скатерти или салфетки, изготовленных из пленки электрета или электретной ткани. Это удобный в эксплуатации вариант, особенно для фиксации посуды на столе.
Также возможен вариант, при котором слой электрета в виде пленки или ткани размещают на поверхности посуды для подачи пищи, например на подносе. Здесь поднос с посудой ставят на стол и прямо с подноса и употребляют пищу. При этом на пищу воздействует поле электрета на подносе, а сама посуда выполняется из диэлектрического материала. Этот вариант прост и имеет такие же достоинства и недостатки, как и вариант с подставкой из слоя электрета.
Таким образом, эти варианты размещения слоя электрета относительно предмета посуды позволяют по желанию людей реализовать в невесомости использование практически любых предметов посуды, традиционно используемых в земных условиях. При этом наиболее эффективными для удержания пищи являются варианты с непосредственным контактом пищи и слоя электрета посуды. Однако в ряде случаев, возможно использование простых вариантов, особенно для обеспечения фиксации посуды относительно стола или человека.
Возникает вопрос об ограничениях по предметам посуды в космических условиях.
Принципиально здесь снимаются ограничения на применяемую в космических условиях столовую посуду (разве что набор посуды в уменьшенном количестве из-за желания уменьшить затраты на дорогостоящую доставку в космос). То есть, используется принципиально любая посуда для подачи пищи - блюда, вазы, масленки, салатники, сахарницы, сухарницы и т.п. Также используется принципиально любая посуда для принятия пищи - глубокие тарелки, мелкие тарелки, блюдца закусочные и т.п. Это относится и к посуде для подачи и переноса пищи - подносы, блюда, хлебницы и т.п.
Более сложным является использование чайной и кофейной посуды для напитков и жидкостей типа бокалов, кружек, чашек и т.п. Аналогична проблема жидкостей для первых блюд, использующих столовую посуду. Применение слоя сильного электрета с электрическим полем и непосредственным контактом с жидкостью обеспечивает удержание холодных негазированных жидкостей. Однако для горячих жидкостей испарение паров и большая тепловая энергия атомов такое удерживание делает маловероятным. В условиях невесомости жидкость можно пить и с помощью традиционно используемых в космосе соломок, и единственное дополнительное требование - наличие электропроводящего слоя (пищевой алюминий или его сплав) на поверхности соломки, что экранирует и разрывает связь между жидкостью внутри соломки и электрическим полем в общем объеме жидкости внутри предмета посуды, что обеспечивает спокойное отсасывание и поглощение жидкости человеком. Впрочем, для первых блюд оптимально использовать электретную ложку, а при желании и для жидкостей и напитков также можно использовать такую ложку (естественно, более глубокую).
Таким образом, с помощью электрического поля от слоя электрета обеспечивают использование в космических условиях и невесомости практически всего традиционного комплекта посуды, используемого в земных условиях, - столовой, чайной, кофейной и т.п.
Для извлечения пищи из посуды используют столовые принадлежности - ножи, ложки, вилки соломку для напитков и т.п.
Для космических условий оптимальны ложки, как имеющие сплошную поверхность для извлекаемой пищи, при этом достаточно просто организовать и слой электрета. Впрочем, принципиально возможно использование и других столовых принадлежностей, просто на них более сложно организовать слой электрета. Например, на ноже из нержавеющей стали надо нанести алюминиевое покрытие, которое затем превращают в диэлектрическое покрытие - получают слой окисла алюминия за счет химического воздействия, а потом подвергают электрофизической обработке (коронным разрядом) для получения поверхностного слоя электрета. И подобной обработке можно подвергнуть и другие столовые принадлежности.
Для ложки вследствие ее конструкции можно использовать несколько конструктивных вариантов со слоем электрета, аналогичных вариантам для столовой посуды. Первый вариант - наложение тонкой пленки электрета, толщиной 5…10 мкм, на часть поверхности ложки, которая в этом варианте выполняется из любого материала, что обеспечивает электрическое поле в ложке постоянно и независимо от электрического поля в посуде. Второй вариант - получение слоя электрета за счет химического и/или электрофизического воздействия на материал самой ложки - по части или всей поверхности ложки, то есть слой электрета - это часть объема материала ложки, и электрет - это сама ложка. Технология получения слоя электрета ложки зависит от материала ложки. Так, для диэлектрического материала с сильным электретным эффектом (соответствующие марки керамики, пластмассы и т.п.) достаточно лишь электрофизического воздействия (коронный разряд и т.п.) на поверхность для получения слоя электрета в объеме материала ложки. Однако оптимально использование ложки на основе алюминия и его сплавов, на поверхности которой, обращенной к забираемой пище, сначала с помощью химического воздействия получают слой с диэлектрическими свойствами (на основе окислов алюминия), а затем с помощью электрофизического воздействия получают слой электрета на поверхности ложки. Это позволяет сосредоточить электрическое поле внутри ложки с забранной пищей, а электропроводящий материал (алюминий, его сплав) отсекает и экранирует (забранную пищу и электрическое поле ложки) от электрического поля предмета посуды, что облегчает забор и извлечение пищи ложкой.
Отметим, что в случае применения сильного электрического поля внутри посуды возможен и вариант, когда вообще ложка не имеет своего электрета и электрического поля. В этом варианте ложка выполнена из диэлектрического материала, имеющего электретные свойства (стекло, пластмасса и т.п.), пусть слабые и кратковременные. Тогда при внесении такой ложки в электрическое поле посуды происходит поляризация диэлектрического материала ложки и за счет этого происходит появление слабого электрического поля ложки, воздействующего на пищу. То есть, здесь кратковременным и слабым источником электрического поля является объем материала ложки, и даже кратковременного поля ложки вполне достаточно, чтобы успеть поднести ложку с удерживаемой пищей от посуды ко рту человека.
Таким образом, комплект посуды со столовыми принадлежностями обеспечивает процесс принятия пищи, максимально приближенный к традиционному процессу принятия пищи в земных условиях.
Что дает электрическое поле в посуде для организации питания в условиях невесомости? Это обеспечивает надежное удержание пищи в посуде. При этом полностью решается проблема вторых блюд, то есть и в условиях невесомости можно есть различные каши - гречневую, рисовую и т.п., также творог и творожные изделия, пудинги, салаты, масло, хлеб, печенье, сахар в кусках и т.п. Также упрощается проблема питания первыми блюдами и питья холодных жидкостей, причем холодные жидкости - практически любые, типа чая, молоко, суп и т.п.
Заметим, что применение электретной скатерти или салфетки позволяет решить вспомогательную проблему удаления возможных крошек или частиц пищи, так как электрическое поле (пусть и слабое) воздействует на эти крошки и частицы, притягивая их к электрету (сила маленькая, дает микрогравитацию для этих крошек и частиц).
Итак, использование электрического поля оптимально для организации питания в условиях невесомости. Причем подчеркнем, что электрическое поле создается электретами, у которых общий электрический заряд слоя электрета равен нулю относительно внешней среды, то есть такой комплект посуды не дает электрического заряда для космического корабля, не дает электризации. Причем у электретов постоянное электрическое поле поддерживается многие годы без какого-либо внешнего подвода энергии (это электрический аналог постоянного магнита). Также заряды на поверхности электрета связаны в структуре слоя, и поэтому электреты безопасны в обращении, их можно спокойно брать руками и перемещать в любое место.
Таким образом, предложенные способ принятия пищи в космосе и комплект посуды обеспечивают принятие пищи в условиях невесомости с помощью традиционного используемого комплекта посуды, а также обеспечивают широкий диапазон применяемых блюд для питания людей. Это повышает комфорт и улучшает условия жизни людей в космических условиях.
Отметим, что нынешний этап жизни людей на космических станциях напоминает условия туристических походов - питание консервами в тубах, неустроенность быта, в том числе по набору используемой посуды, что трогательно смотрится на начальном этапе развития космонавтики и терпимо для кратковременных походов или полетов. Однако по мере развития космонавтики и совершения все более длительных полетов на станциях или к планетам, а также появления пассажиров и туристов необходимо идти к нормальным условиям жизни и питания людей в космических условиях, идти к повышению комфорта жизни людей, улучшению условий работы и отдыха, достижению нормального и традиционного (как в земных условиях) питания людей.
Итак, предложенные способ принятия пищи в космосе и комплект посуды обеспечивают необходимую фиксацию пищи в предметах посуды в условиях невесомости, ее извлечение и питание людей. Этот способ и комплект посуды полностью соответствуют современному уровню техники и критерию "промышленной применимости". При этом достигается повышение жизненного комфорта и улучшение условий питания в длительных космических полетах, приближающихся к традиционным условиям питания в земных условиях. Данное изобретение найдет применение в космической технике на космических станциях и кораблях.