航天食品从本质上讲与地面普通食品一样，都是为人体提供能量和营养的。但为了节省飞船的空间和发射时的有效载荷，航天员携带的航天食品应尽可能重量轻，体积小，营养高；为了方便航天员在太空失重条件下进食，防止食物在飞船舱内四处漂浮，又把航天食品加工成“一口吃”食品。为了减轻飞船舱内的废物收集系统的负担，航天食品都不含残渣，如骨、刺、皮、核、壳等。航天食品及包装必须能经受住航天特殊环境因素的影响，如冲击、振动、加速度等的考验而不失效。航天食品还必须符合失重条件下航天员生理改变的要求，如航天食品要针对航天员生理改变指数对膳食的营养素作适当调整：肌肉萎缩则要求食品必须提供充足的优质蛋白质；骨质丢失则要求食品必须提供充足的钙以及适宜的钙磷比例和维生素D；飞行初期航天食品的脂肪量不宜太高，以免加重空间运动病的症状；为防止心血管系统功能失调，又要求限制航天食品中钠的供给，保证钾的供给等。在太空生活中，航天员们还可以吃到极富特色的家常菜。
（一）航天食品成长记
据俄罗斯科学院医学生物学问题研究所食品研究室主任亚·阿古列耶夫介绍，早在1994年俄美就联合研究过航天食品。不过，前苏联早在60年代初就开始了这项工作。
第一批航天食品陈列在加加林市的航天博物馆内，透过玻璃可以见到40年前生产并食用的装有咖啡、汤和软糖的软管。现在航天员食用的东西已经有了根本的变化。
最早研制航天食品时人们认为，航天食品应当有更高的生物活性和热量，而且要高度浓缩。这些食品应能吸食，进入胃肠道后要很快被吸收，产生的残渣要尽量少，因为空间站盛放废弃物和排泄物的空间十分有限。研究人员曾设想把食品制成片剂，以便航天员随时取用，又不会影响工作。
片剂没有制成，后来罐头食品厂根据医学家的建议，研制出了用软管装的三道菜。1961年8月，前苏联第二个太空人季托夫首先食用了这种新食品。他在太空飞行25小时用餐3次。季托夫回到地面后说飞行时他感到头晕，医学家还认为是失重引起的，而营养学家则认为是吃不饱造成的不适。
后一个说法其实更有道理。想想看，太空餐的头一道菜只是一杯蔬菜汤，第二道是肝泥，最后一道是一杯黑浆果汁。一个健康的小伙子在太空这样的特定环境中，营养又跟不上，自然会头晕。
为了保障航天员的正常工作状态，航天食品中加进了牛舌、鲱鱼馅饼、乌克兰红菜汤、煎肉饼和鸡排……摩尔多瓦负责研制甜食，制成了20多种果汁、15种果肉条、水果泥和蔬菜沙司。用葡萄制成的维生素片不仅十分可口，而且不用喝水就能在口内溶化。
由维·波赫廖布金配制的混合茶（印度红茶加上撒马尔罕绿茶）曾使前苏联航天员萨维内赫在太空飞行的准备期间精神振奋。
前苏联时期对航天食品的研制高度重视。这些食品都不是成批生产的，质量无懈可击，而且绝对无毒，微生物的含量有严格控制。航天食品应当能在常温下长期保存。这是因为空间站没有冰箱，即使有容量也有限，而且还常出故障。为了试验食品的保鲜期，研究人员把它们放在特制的密封容器中，然后在模拟的太空环境里保存，定期取出化验。试验很费时间，如果食品上注明保质期为3年，那么它起码经过了3年时间的存放试验。
对航天食品的要求超过了为最高领导人提供食品的要求。专为前苏共中央供应肉食的米高扬肉品厂为航天员制作的熏肠还没有达到航天食品检验部门的要求。
20世纪80年代初是前苏联航天食品工业的顶峰。当时已经能够制造260种航天食品。可惜改革开始后，这个部门走了下坡路，食品种类减少到了50～60个。要维持这样的部门必须有政府的拨款，可是随着经济衰退，加上航天员人数剧减，当然难以继续维持。
1991年至1992年的情况更糟。虽说碳水化合物、脂肪和维生素含量依然符合要求，但是食品单调，航天员有意见，研究人员千方百计找钱继续科研工作。恰好这时候，有关“和平”号和美国航天飞机的俄美“戈尔-切尔诺梅尔金”联合计划出台。这一计划中就包括了在航天食品领域进行合作。这对俄罗斯来说是使航天食品多样化的机会，对美国来说则是吸取经验的好时机。
在这之前，美国航天员在太空停留的最长时间是90个昼夜。他们使用的是经过深冻的食品。这种食品虽比罐头强，但“和平”号从未用过。它需要有冷冻箱，“和平”号第8个乘员组曾带过一个上天，但不久冷冻箱就不能工作了。
美国解决这个问题比较容易，航天员的食品都是成批生产的，只是在给航天员食用前，进行了深加工和重新包装。可是俄罗斯却不行，国家明文规定航天员的食品必须由指定单位单独制作。
目前，俄美航天食品的合作进展正常，不同的航天员享用的食品是不同的。准备提供给航天员的食品由俄美两国航天员分别品尝并打分，最高10分，低于5分的淘汰。然后由营养师开出8天的食谱，每8天循环一次。专家特别注意为第一次上天的航天员选配食谱。尽管在太空中人的味觉不会有特别大的变化，但细微的差别还是存在的。有的人本来不吃奶渣和水果羹，可是在太空中居然视之为美食；本来爱吃的鸡，却连碰都不碰。
现在航天员在太空中吃些什么呢？几乎同地面上完全一样：黑面包、蜜饼、火腿、酸甜汁的猪肉、鹌鹑、波兰式梭鱼、俄罗斯奶酪、鲟鱼、蔬菜汤和红菜汤、草莓、饼干、巧克力、茶和咖啡。航天员再也不用从软管中吸食了。它们用特制的器皿包装，可以直接放在有加热设备的工作台上，有的用聚合物包装。连第二道菜都不必吸食，可以用勺或叉子取食。
航天员还能吃到新鲜水果和蔬菜，不同的是，美国人爱吃洋橙、桔子或柠檬，俄国人喜欢苹果、西红柿和葱蒜。
核桃仁奶渣是俄美航天员都酷爱的食品。获得科学家好评的有可以帮助体内废物排泄的沙棘汁、蜂蜜和抗氧化剂制成的饮料。冷熏马肉令航天员食欲大振。波利亚科夫曾经在太空中利用废食品盒做模子，用饼干、榛子和甜奶渣做了一个蛋糕，让太空中的同行美餐了一顿。
空间站是不供应酒类的。不过，“联盟”号上曾提供过用刺五加酿成的酒精饮料，遇到重大节日还能喝到装在软管里的白兰地。20世纪80年代起专家发现即使极少量酒精都会影响航天员的工作能力，从此就不再供应酒类了。
（二）航天饮食制度
航天饮食制度是根据航天员生活、工作和锻炼情况，合理安排每天进餐次数、每餐食品量和热能供给量、进餐时间间隔以及进餐与其它活动时间间隔的一种规定。合理的饮食制度是保证航天员健康和工作效率的重要环节，也是编制航天食谱的重要依据。前苏联和美国都制定了航天饮食制度，如“礼炮6”号任务中规定：每天4餐，正餐（第三餐）食品量与热能供给量较高，各餐间隔时间为3～5小时，锻炼后进餐应间隔15～20分钟，进餐后锻炼应间隔1～1.5小时，需要紧张脑力劳动的关键工作不得早于餐后1～1.5小时进行。美国采用每天三餐的制度。
（三）航天食谱计划
航天食谱计划是按一定原则将航天食品搭配成航天膳食的计划。主要原则为：1 符合营养素供给量标准和航天饮食制度；2 尽量符合航天员的饮食习惯与爱好；3 符合工程（质量、体积、尺寸和电耗）限制。为了避免单调，航天食谱应有一定周期，在一个食谱周期内，除少数品种外，多数食品不重复安排。短期航天（如航天飞机STS-1～STS-8）采用了4天周期食谱，但自STS-9起就取消了周期制。长期航天（如“天空实验室”和“礼炮”号）采用了6天周期食谱。
食谱是预先设计好的，可以提供给每位航天员必需的维生素、矿物质和能量。在发射前的几个月，航天员就可以品尝菜单中的食物和饮料，为他们自己挑选每天的食物，再由营养学家评估是否满足营养的平衡补给，最后制定为食谱。
（四）航天食品的种类
航天食品指载人航天器携带的供航天员在不同条件下食用的食品。在早期的空间飞行中，航天员可选择的食物很有限。食物被做成一口大小的立方块，或冻干成粉末状，或制成半液体状装在铝管里。大多数航天员都认为，这些食物既引不起食欲又难制备，吃的时候很容易产生碎屑，可能会漂到仪表板里引发故障。在空间飞行的发展中一直贯穿着食品质量的改良过程。现在的航天食品种类增加了许多，而且有许多看上去很新鲜的食物。航天食品的组成如下。
1.食谱食品
能按航天饮食制度和食谱计划搭配成航天膳食的食品，供正常轨道飞行期间食用，又称常态飞行食品。
航天食品按使用方便性可分为即食食品（打开包装就能取食的食品）和非即食食品（食用前需略加制备但不需烹调的食品）。按食品加工、保藏和使用方法，可分为如下类型。
（1）脱水复水食品
脱水可以使食物减轻重量并保存得长久。这类食物采用冷冻升华干燥工艺，将事先烹调煮熟的各种主食、副食，在低温、低压下脱水。在食用前，脱去的水份还要加到食物中，否则就会硬得象石头。脱水食品包装在复合塑料薄膜的食品袋内，进食前用一个手枪式特殊加水器向袋内加水，并用手轻轻挤压食品袋，几分钟后就可复原食用。每包脱水食物都有个标签，说明应加入水的精确量和复水所需要的时间。例如，香肠肉饼的标签提示，应加1盎司热水（1盎司=28.35克）并等待3～5分钟。包装在复水容器中的食物有汤、通心面、乳酪和开胃食品，还有早餐，例如炒鸡蛋。其优点是复水容易，营养素保存率高，重量轻，进食方便。
（2）新鲜食品
指新鲜的水果、蔬菜、面包和三明治等即食食品。现阶段，载人航天器都携带少量新鲜食品供飞行初期食用。美国在发射场制备飞行首餐（三明治），让航天员随身携带，供入轨后头6小时内食用，在此期间内航天员不能动用装船食品。
（3）一口大小的食物
将食物制成只有一口大小的方形、球形，表面涂有一层可食的保护膜，这样一口吞食一块，不会掉食物碎屑。其优点是就餐准备时间短，包装简单，进食方便，热量和营养素比较高。缺点是食用时会感到发干，需要与饮料同时食用。
现在有一种为航天员特制的小面包，选料和加工方法都是特殊的，即使保存半年之久，依然新鲜松软，香甜可口。重量只有4.5克，可以一口吃一个，被誉为航天员最喜爱的食品。
（4）热稳定食品
指原料经过预处理、装入容器、密封和加热杀菌后制成的食品，这种食品能长期保持稳定。每份热稳定食物是按一个人的量事先包装好的，在加热后可以容易地打开。航天热稳定食品的包装容器有马口铁罐（前苏联）、整盖拉开式铝罐（美国）、蒸煮袋（美国）和铝管（前苏联和美国均用）；内容物包括果品、蔬菜、肉类、奶类、汤类、酱类、色拉和布丁等。
（5）中水分食品
指部分脱水的即食食品，如水果干、肉干和果味食品条等。食品中水的存在形态不同，一种是自由水，一种是结合水（与食品的某些成分以氢键相结合的水）。微生物只能利用自由水，不能利用结合水。中水分食品是脱去自由水而保留结合水的食品，可以抑制微生物的生长。
（6）自然形食物
包括坚果、麦片和饼干等自然形态的食物。它们包装在软性小袋里，飞行中不需要任何处理，可以随时食用。
（7）经辐射处理的肉类
用放射线杀菌的即食食品，如牛排、牛肉丁、火腿、熏火鸡、黑麦面包和早餐蛋卷等。美国自“阿波罗”计划起，就一直携带辐射食品。长期追踪研究表明，航天辐射食品对航天员健康无任何不良影响。
因为多数航天员都觉得在太空时食物有点乏味，所以美国国家航空航天局使用不同的调味品来增加食物的味道，例如酱、芥末、蛋黄酱、调味汁、热胡椒粉，还有液体食盐和胡椒。多数调味品都是小包装。食盐和胡椒粉是溶解在液体里的（胡椒粉在油里，食盐在水里），避免胡椒粉或食盐漂浮起来造成的危险。
2.储备食品
由于发生了无法预见的情况（如着陆地区气象恶劣）需要延长飞行时食用的食品，又称应急食品。
3.舱外活动（含登月）食品
航天员穿航天服进行舱外活动期间食用的食品，经服装内供食装置供食。
美国舱外活动食品由位于头盔内颈圈部的供水器和供食器供给。供水器的接口管位于航天员嘴旁，航天员能用嘴含住接口管，吮吸饮水时安全阀门自行开启，停止吮吸时阀门自闭。供食器是一个固定在颈圈和供水器上的尼龙袋，内装由天然水果、明胶和蔗糖制成的中水分食品条。食品条露出一小段，位于航天员嘴旁，进食时用牙咬住食品条，可将它由尼龙袋内拉出。
4.救生食品
航天员返回着陆（着水）后等待救援期间食用的食品。
救生食品主要由压缩干粮组成。压缩干粮应含有高脂肪、低蛋白质和适量碳水化合物。等待救援期间，救生饮水的供给更为重要，若在夏季沙漠中等待救援，每人每日至少应供给饮用水3升，并供给10克食盐。
载人航天器必须携带食谱食品和储备食品，储备食品的携带量视飞行期长短而定。若飞行期短，则携带量少（如计划飞行7天，至少应携带2天的储备食品）；若飞行期长，则携带量大（如美国预研的空间站计划规定，除了供给8人90天的食谱食品外，还携带相当于食谱食品总量57%的储备食品）。其它两种食品的携带与否与营养素供给多少，视任务要求而定。
（五）复水饮料
所有的饮料和水都是包装在有吸管的饮料袋里。将粉末状的咖啡、茶、牛奶或类似于果珍的速溶饮料粉，按每一次的饮用量，密闭封装在复合塑料薄膜袋内。需要饮用时往粉末里加水，用手轻轻挤压袋子，让水溶解粉末，即可通过吸管饮用了。
复水食品和复水饮料需用带有吸管的容器真空包装。吸管有单向阀门，以便用水分配器加水，并且在两次吸吮之间关闭袋子以避免液滴的泄漏。阀门有弹簧型（如美国“阿波罗”和“天空实验室”阶段）、硅胶隔膜型（航天飞机）和塑料瓣膜型（前苏联/俄罗斯）等。
（六）进食方式
原有的在地面时吃饭喝水的习惯已完全不适用。盛水的杯子朝上或朝下都一样，水会自动漂浮起来，成为露珠状在舱内飞，出现云雾现象，所以盛饮料或者汤类食品的容器都是密闭式的。不应让食品破碎或掉屑，否则碎屑会影响仪表仪器的正常运转，影响人的视线，严重时会被吸入呼吸道，产生危险。带有粘稠性的食物，如各种罐头食品、米饭，食用比较方便。打开食品包后，要及时握住食品，不要让它自由飞走。曾有一位航天员在舱内不小心打开一盒糖块，几十块糖顿时在舱内乱飞起来，两人花了好长时间才把这些糖块捉住。因此在太空中要用特制的餐盘，用特殊的方法进餐。
在航天飞机上，每一餐都装在有锁的托盘中，食物按照食用的顺序排列。托盘的前面有个标签，说明里面的食物内容。五层网状结构保证了食物不会从托盘中漂浮到外面。除了个人食物柜以外，NASA还配备两个配餐食品柜和一个新鲜食物柜。配餐食品柜里的食物可供所有人食用，如果谁不想吃原来定制的食谱上的食物，可从这里取食。新鲜食物柜里有新鲜的面包、水果和蔬菜，例如香蕉、胡萝卜、橙子和芹菜。新鲜食物必须在飞行早期就食用，以免变质。
航天员选好他们这一餐的食物后，就在飞船的食物加工器上进行制备。加工器是个模具化的器具，包含一个分水机和一个烤炉。冷热水机是用来使食物复水的，水量能控制在1.5～8盎司。烤炉是一个强制的空气对流炉，用来加热食物。烤炉的温度保持在71～77℃。
航天员使用一种餐盘来固定食物。餐盘可用带子固定到航天员的大腿上或墙壁上。餐盘的使用可允许航天员同时进食几种食物。在太空中用的餐具与日常使用的一样。每位航天员都有自己的一套银质餐具，包括一个刀子，一个叉子，二个汤匙（一大一小），一个剪子（用来打开袋子）。用完餐后，空的容器就扔到座舱地板下的废物箱里。餐具和食物托盘用湿巾擦干净。
（七）美国和俄罗斯国际空间站食品清单
1.冷藏食品
（1）乳制品：美国干酪、乳脂干酪、酸奶油；（2）水果：苹果、葡萄柚、猕猴桃、橙、李子。
2.冷冻食品
（1）肉蛋类：牛肉、小羊肉、火鸡肉、猪肉、海产品和蛋等；（2）主食类：蔬菜、水果、汤、甜点心、乳制品、饮料和调味品等；（3）热稳定食品：水果、色拉、蔬菜、汤类、甜点心、调味品和饮料；（4）自然形态食品：水果、谷类、甜点心、休闲零食、糖果；（5）复水食品：主要为饮料。
（八）未来火星旅行的饮食
在今后20～30年内的某个时候，人数不多的一批航天员可望进行以火星为目的地的太空旅行，时间长达3年。人们因此提出的一个重要问题是，他们将在太空吃什么？
在奔向火星的长达1.4亿多公里的旅途中，美国航空航天局几乎肯定会向这6～7名太空游客提供各种各样的食品，但食谱中无疑将包括以下食品：小块的胡桃巧克力、“种植园主”牌花生米、“奇宝”牌黄油饼干等。美国航空航天局负责向航天飞机和空间站提供食品的技术经理维基·克洛里斯说：“这些食品由于有一层包装，一旦融化，也不致被污染。”
美国航空航天局营养生物化学部的负责人斯科特·史密斯说：“在实施阿波罗空间计划时代，航天员食用的是装在类似牙膏盒中的鸡肉色拉。今天，我们试图提供尽可能像平常食用的那种食品。”
提供更加可口的食品是至关重要的。正如克洛里斯所说，在太空飞行途中有许多“拒绝进食”的情况。航天员的体重将下降。她说：“在漫长的飞行途中，有些人只摄取正常需要热量的一半。我们的食品做得越香，他们就会越想吃，就能从食品中摄取足够的热量。”
至于航天员为何总是不想吃足够的食品尚不得而知。部分原因或许是在太空用餐非常不便，要花比地面更多的时间。史密斯及其同事海伦·莱思还认为，太空食品比较单调，缺乏色香味，因此“食之无味”。
为了解决这一问题，美国航空航天局希望增加前往火星的航天员食品的花色品种，他们要飞行6个月（这些航天员将在火星上生活两年，然后再花6个月时间飞回来）。科学家还正在想方设法以使航天员在飞行途中“开垦种植”。如果获得成功，他们就能经常尝鲜，吃一些自己种的新鲜水果和蔬菜。另一种办法是在航天飞机上装上冰箱或安装冷藏室。这需要解决一些技术问题，如冰箱的重量、它使用的能源、它在航天飞机中占据的位置等。目前，航天飞机上只装有烘箱，但没有冷冻设施，旅途中所带食品的品种因此大大减少了。航天飞机上的任何食品都得保持长期不变质，其中包括汤料、煨炖食品、水果罐头、布丁、果脯等，但没有青翠欲滴的新鲜蔬菜，也没有未经过深加工的奶制品。
给火星送去一台冰箱并非完全是为了消除航天员的厌食情绪，而是出于营养上的考虑。保持长期不变质的食品不同于冷冻食品，它需要含有大量的钠，否则就难以长期保存。这就像在地球上保持罐头食品长期不变质一样。然而，有迹象表明，食品中含钠量越高，骨头中的钙流失就越多。这就给航天员带来了特殊的问题，因为在太空飞行途中他们骨质疏松的速度大大加快了。史密斯说，老年人骨质密度自然疏松的速度为每年1%。然而，在太空飞行途中骨质疏松的速度高达每月大约1%。骨质疏松在失重的头几个小时就开始了，尤其是支撑重量的骨头，如踝关节、髋骨和脊骨。
从航天员食谱中减少钠的含量可能有助于放慢骨质疏松的速度。前苏联空间站的航天员每天食用大约4000毫克的钠，是国家科学院建议地球上每个居民每天食用2400毫克钠这一最高剂量的将近两倍。
航天员还需补充维生素D，因为缺少维生素D，人体就不能充分吸收对增加骨质密度有益的钙。维生素D的补充是必不可少的，因为人体中的大多数维生素D是在人的皮肤接触太阳紫外线时产生的。可是，在航天飞机上，人的身体是接触不到紫外线的。
具有讽刺意味的是，一方面，航天员不能接触这种能够产生维生素D的有益的光；另一方面，置身于地球起保护作用的大气层之外又将大量接触到太阳的辐射。这种辐射通过过度的氧化杀死细胞，最终可能导致癌症。
阿肯色大学一名研究人员威廉·埃文斯说：“格外引人注目的问题是辐射问题。”埃文斯是美国大学和航空航天局合办的一个机构——国家空间生物医学研究所下属的营养、健康和迅速康复部的负责人。
埃文斯说：“我们现在正试图做的是调制出一种理想的、抗氧化的开胃食品。”他说，这种食品可能还将包括一些大豆产品及维生素C和维生素E等营养素。从大豆中提取的一种叫做黄酮素的植物化合物可能有助于防止身体细胞的损伤。
埃文斯的副手乔安妮·勒普顿专门研究如何设法降低航天员患结肠癌的风险。结肠癌在美国造成死亡的各种癌症中排列第二。一项可能实施的办法是让飞往火星的航天员食用足够数量的、带有纤维的鱼油。
埃文斯说：“在太空飞行中发生的一件大事是我们的体内将失去大约20%的血液。”血液中的液体部分在尿液中得到排泄。为了弥补血液的不足，体内就会减少红血球的数量。红血球内含有铁，随着红血球的减少，更多的铁将处于自由浮动状态。这就可能导致铁过剩，结果造成器官损伤，如同铁过剩的遗传性疾病血色病，“生锈腐蚀掉”人体的内部器官一样。
目前，太空飞行时的食谱能够提供足够的铁，以保证航天员每天摄取20毫克以上的铁——这是成年男子每天建议摄取量10毫克的两倍，比育龄妇女建议摄取量15毫克高出50%。史密斯说：“我们担心人们摄取太多的铁。”美国航空航天局将更加密切地注视航天员体内铁的水平。
另一个问题是航天员在飞行途中将失去大量的肌肉。如同骨质疏松一样，肌肉丢失也是由飞行中的失重状态所引起的。腿上肌肉的丢失尤为令人关注。在长期的太空飞行途中，小腿肌肉将损失10%。由于火星引力仅仅是地球引力的1/3，因此对于恢复肌肉也起不了多少作用。
埃文斯说，为了把肌肉的丢失减少到最低程度，“我们建议通过补充氨基酸来促进肌肉蛋白质的合成”。他接着说：“如果补充氨基酸可以起作用，那么也可以对老年人采取这种办法。许多老年人摄取的蛋白质太少。”这经常是因为他们摄取的食物量太少。他们还经历了肌肉萎缩。补充氨基酸可能有助于使他们保持肌肉不变。
目前成人每磅体重建议摄取的蛋白质为0.36克。埃文斯指出，这种摄取量对于老人和航天员来说可能是不够的。新的研究结果可能有助于弄清楚老人和太空旅游者对蛋白质的需求。埃文斯指出，太空飞行“加速机体老化”，加速骨质疏松，加速肌肉损失。导致癌变的细胞变异的概率也增加。
史密斯指出，大约50%的太空食品是冷冻脱水食品，其中包括鸡肉、牛肉和鱼。航天员加上水，调和成正常食品的样子就可以食用了。
为何要携带冷冻脱水食品呢？主要是因为航天员可以在外层空间制造用于调和食品的水。这将大大减少发射航天飞机时的重量。克洛里斯解释说，用于航天飞机运转的燃料电池通过把氢和氧结合起来发电。其中的一个副产品就是水。克洛里斯指出，实际上在航天飞机上“能够获得足够的水”。这些水都“储存在航天飞机的贮存箱里”。
