Kawa w kosmosie: jak pije się na orbicie i pierwsze espresso na ISS

Dlaczego kawa na orbicie to problem z fizyki

Spośród historii o kawie i urządzeniach do jej parzenia najbardziej niezwykła, jaką znamy, rozgrywa się około czterystu kilometrów nad naszymi głowami, na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Na Ziemi jest oczywiste, że kawa zostaje w filiżance, spływa do ust po przechyleniu naczynia, a crema utrzymuje się na powierzchni. Wszystko to działa dzięki grawitacji. Na orbicie jej skutki niemal znikają, bo stacja i wszystko, co się w niej znajduje, spadają razem wokół planety.

Bez kierunku „w dół” swobodna ciecz zbiera się w unoszącą się kulę, którą utrzymuje w całości napięcie powierzchniowe. Nie da się jej nalać, nie osiada na dnie, a po przechyleniu naczynia zostaje na miejscu albo odrywa się i dryfuje po kabinie.

Zmienia się też to, czego nie widać: ciepło nie rozchodzi się już przez konwekcję naturalną, pęcherzyki nie wypływają na powierzchnię, a piana, zamiast ociekać, pozostaje nieruchoma. Dla osób pracujących z espresso są to dokładnie te zjawiska, które decydują o cremie.

Opisujemy tu, jak naprawdę piją astronauci, jak działa kubek kapilarny i jak włoskie espresso trafiło na orbitę w 2015 roku. Historię ekspresu na Ziemi opowiedzieliśmy już we wpisie o narodzinach espresso.

Jak naprawdę pije się na stacji kosmicznej

Praktyczna odpowiedź astronautów jest prosta: bez filiżanek. Napoje, w tym kawa, trafiają na pokład w proszku, zamknięte w saszetkach z laminowanej folii z zaworem jednokierunkowym.

Przed wypiciem saszetkę podłącza się do dozownika wody w kuchni pokładowej, który przez zawór wtryskuje odmierzoną ilość wody gorącej lub o temperaturze otoczenia. Zawartość miesza się, wkłada słomkę i pije prosto z torebki.

Słomka ma zacisk zamykany między łykami, w przeciwnym razie płyn wypływałby dalej i tworzył swobodne kule w kabinie.

System jest bezpieczny i lekki, ale odbiera niemal całą przyjemność znajomego gestu. Z tego braku zrodziły się dwa pomysły opisane poniżej.

Kubek, który działa dzięki kapilarności

Pierwszy pomysł powstał na pokładzie. W 2008 roku jeden z astronautów NASA, zmęczony piciem z torebek, zbudował z arkusza przezroczystej folii kubek w kształcie kropli, z ostrym kątem wzdłuż ścianki. Zasada jest ta sama, która sprawia, że woda wspina się w cienkiej rurce: kapilarność.

W tym wąskim narożniku siły kapilarne przesuwają ciecz aż do krawędzi, gdzie zatrzymują się w równowadze. Gdy usta zabierają łyk, równowaga zostaje zaburzona i kolejna porcja cieczy wędruje z dna, aż kubek się opróżni, a resztek zostaje mniej więcej tyle, co w ceramicznej filiżance na Ziemi.

Prototyp został następnie dopracowany przez amerykańskich badaczy we współpracy z NASA, a w 2015 roku seria kubków wydrukowanych w technologii 3D trafiła na stację w ramach eksperymentu poświęconego napojom, w tym samym czasie co ekspres do espresso. Dla NASA temat wykracza poza śniadanie: te same zasady służą do przemieszczania cieczy bez pomp w zbiornikach i systemach podtrzymywania życia.

ISSpresso: pierwsze espresso na orbicie jest włoskie

Drugi pomysł narodził się we Włoszech. ISSpresso to kapsułkowy ekspres do espresso zaprojektowany przez Argotec, włoską firmę inżynierii kosmicznej, wspólnie z Lavazzą, turyńską palarnią, we współpracy z Włoską Agencją Kosmiczną.

Był to jeden z eksperymentów misji Futura włoskiej agencji ASI, w której uczestniczyła astronautka ESA Samantha Cristoforetti. Urządzenie wystartowało w kwietniu 2015 roku na pokładzie kapsuły towarowej Dragon, którą sama Cristoforetti przechwyciła ramieniem robotycznym stacji.

3 maja 2015 roku Samantha Cristoforetti przygotowała i wypiła pierwsze w historii espresso w stanie nieważkości, a urządzenie trafiło do oficjalnych rekordów.

Działanie przypomina domowy ekspres, z kilkoma różnicami. Woda nie pochodzi ze zbiornika, lecz z torebki podłączonej do urządzenia; kapsułkę wkłada się do komory; kawa nie spływa do filiżanki, lecz do standardowej torebki NASA, z której pije się przez słomkę albo przelewa do kubka kapilarnego.

Ze względów bezpieczeństwa układ hydrauliczny wykonano ze stali zamiast z tworzywa i zaprojektowano na ciśnienia znacznie wyższe niż w domowym ekspresie, a całość waży około dwudziestu kilogramów. Oprócz espresso kapsułki pozwalają przygotować kawę lungo, herbatę i bulion.

ISSpresso pozostało na orbicie ponad dwa lata. Dla nas, sprzedających ekspresy i kapsułki na co dzień, to powód do dumy: espresso, które opuściło Ziemię, mówi po włosku.

Czego uczy to o espresso w domu

Za symbolem kryło się również pytanie naukowe: jak zachowuje się gorąca ciecz pod wysokim ciśnieniem bez grawitacji i co dzieje się z pianą. W przypadku kawy to pytanie ma konkretną nazwę: crema.

Espresso istnieje dlatego, że gorąca woda przepływa pod ciśnieniem przez zmieloną kawę w ciągu kilkudziesięciu sekund. Ciśnienie wydobywa oleje i związki aromatyczne oraz uwalnia dwutlenek węgla uwięziony w ziarnach podczas palenia; te pęcherzyki, rozproszone w cieczy, tworzą cremę.

Na Ziemi crema wypływa na powierzchnię. Na orbicie pęcherzyki nie mają „góry”, do której mogłyby dążyć, i pozostają rozproszone w kawie: to jeden z powodów, dla których eksperyment interesował także inżynierów zajmujących się płynami.

Dobry ekspres musi utrzymywać stabilne ciśnienie i temperaturę wody przez cały czas ekstrakcji; odpowiednia kapsułka lub właściwy stopień zmielenia muszą stawiać odpowiedni opór. Jeśli brakuje któregoś z tych warunków, crema jest cienka, a smak płaski, z grawitacją czy bez niej.

Co zawiera crema i dlaczego sama w sobie nie jest gwarancją jakości, wyjaśniamy we wpisie o chemii kawy.

Espresso z nogami na ziemi

Kawa pita w domu ma przewagę, której astronauci nie mają: grawitacja pracuje na jej korzyść.

Jeśli historia ISSpresso wzbudziła Państwa ciekawość, naturalnym punktem wyjścia jest katalog marki Lavazza: oryginalne kapsułki A Modo Mio®, kapsułki kompatybilne z innymi systemami, saszetki ESE i kawa ziarnista.

Dla osób szukających kompaktowego urządzenia w dziale ekspresów Lavazza A Modo Mio® znajdują się modele do kapsułkowego systemu tej marki, a wśród kapsułek kompatybilnych z A Modo Mio® są mieszanki Maracatú, Borbone, Toraldo i Lollo oraz napoje rozpuszczalne.

Kto woli mielić samodzielnie lub używać kawiarki, w dziale kawy ziarnistej i mielonej znajdzie mieszanki różnych włoskich palarni, a w dziale ekspresów do kawy systemy kapsułkowe i na saszetki różnych marek.

W razie wątpliwości, który ekspres lub która mieszanka pasuje do Państwa przyzwyczajeń, prosimy o kontakt: zespół Maracatú chętnie pomoże w wyborze, stojąc mocno na ziemi.

Zdjęcie: Włochy widziane z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, NASA.