宇宙でおならをする
宇宙には上も下もありません——そのため消化管内でのガスと液体の信頼できる分離もありません。地球では些細な生物学的出来事が、限られた空気循環と可燃性大気を持つ密閉されたカプセル内では深刻なエンジニアリングおよび医学的問題となります。NASAは人間の腸内ガスに対して、ほとんどの人が想像する以上の注意を払ってきました。
無重力の問題：ガスが分離しない
地球では重力が胃腸管内のガスと液体の自然な分離を可能にします：ガスは上昇し、液体は下に留まります。微小重力ではこの原理が適用されません。ガスと液体は消化管全体に均一に混合します。これには2つの実際的な結果があります：第一に、げっぷは標的を絞ったガス放出を可能にする分離がないため著しく難しくなります——げっぷをしようとすると液状の胃内容物を逆流させるリスクがあります。第二に、腸内ガスは異なる分布をし、典型的にはより制御できない形で、より頻繁に肛門括約筋を通じて逃げます。これは6名の乗組員を共有する小さなカプセルでは物流上の課題を提示します。
火災の危険：カプセル内のメタンと水素
初期のNASA宇宙船——特にアポロ計画——の大気は生命維持システムの重量を最小化するため、高圧下の純粋な酸素で構成されていました。この環境では、ほぼすべての可燃物が極めて引火しやすく——人間の腸内ガスの主成分である水素とメタンも含まれます。3人の宇宙飛行士が死亡した1967年のアポロ1号火災の後、カプセルの大気は窒素-酸素混合物に変更されました。それでも、腸内ガスは現代の宇宙船では引き続き管理されたパラメータとして扱われています：NASAはキャビン内の空気組成を継続的に監視し、水素とメタンの濃度の上限を設定しています。
宇宙飛行士の食事：ミッション基準としての腸内ガス
有人ミッションの前に、宇宙飛行士はガス生産を最小化するように設計された特別な食事プランを受け取ります。FODMAPが多い食品——豆類、キャベツ、玉ねぎ、炭酸飲料——は避けるべき食品リストの上位に入ります。初期のアポロミッションの宇宙食はそのガスを引き起こす効果で悪名高かったです：アポロ11号のミッション記録には部分的に食事に起因する消化問題への言及が含まれています。宇宙飛行士が6ヶ月以上滞在するISSでは、腸の健康は深刻な医学的計画変数として扱われています。
ISSと現在の管理
国際宇宙ステーションでは、高度な換気・ろ過システムがキャビン内の空気を継続的に清浄化します。活性炭フィルターは人間の腸内ガスの硫黄含有成分を含む有機化合物を除去します。空気循環は濃度のポケットが形成されないように設計されています。宇宙飛行士たちは、それでも非常に狭い場所での共同生活の社会的意味合いについてインタビューで定期的かつ率直に話します：高度400キロメートルで換気の悪い睡眠キャビンでの予期せぬおならは、長距離エコノミークラスのフライトよりもほとんど対処しやすくありません——ただし降りることができないという違いがあります。
知っていましたか？
- 微小重力では胃の中でガスと液体が分離しません——これでげっぷが危険になります。
- 初期のアポロの純粋酸素大気は、腸内ガスからのメタンと水素を特に引火しやすくしました。
- 宇宙飛行士はミッション準備の一環として特別な低腸内ガス食事プランを受け取ります。
- ISSの空気は活性炭によって継続的にろ過されており、腸内ガスの硫黄化合物も除去されます。
豆知識
宇宙飛行士のジョン・ヤングは1965年のジェミニ3号ミッションにコンビーフサンドイッチを密かに持ち込みました。キャビン内でのサンドイッチの崩れは小さなスキャンダルを引き起こしました——2人乗りの密閉カプセルで5時間にわたるコンビーフのガスを引き起こす効果は、NASAの報告書では外交的に無視されました。
出典
- Bourland, C.T. & Vogt, G.L. (2010). The Astronaut's Cookbook: Tales, Recipes, and More. Springer.
- Sauer, R.L. et al. (1988). Medical care issues for space station. Acta Astronautica, 17(2), 221–225.
- Lane, H.W. & Schoeller, D.A. (2000). Nutrition in Spaceflight and Weightlessness Models. CRC Press.
- NASA (2015). Human Integration Design Handbook (HIDH). NASA/SP-2010-3407.