在距離地面390公里高度運(yùn)行的中國空間站里，宇航員吃上了烤雞翅�？粗套堂坝�、外焦里嫩的雞翅，我們隔著屏幕都能聞到香味。此刻，吃貨們的腦海中浮現(xiàn)了一個問題：既然烤翅已經(jīng)安排上了，那么火鍋還遠(yuǎn)嗎？
起鍋，燒水！
在地球上，無論清湯鍋、紅湯鍋，也不論涮羊肉、涮毛肚、涮菌菇，我們要做的第一件事——燒水，并且要讓水沸騰起來。畢竟，火鍋的精髓就在于那一鍋沸騰翻滾的湯底。當(dāng)食材接觸到沸水的那一刻，高溫均勻加熱，蛋白質(zhì)迅速變性，鎖住鮮嫩的口感，同時吸收湯底的濃郁風(fēng)味，一口下去，滿滿的幸福感。
那么，假如我們把場景轉(zhuǎn)移到空間站上呢？還能輕松愉快地涮火鍋嗎？很遺憾，不能說困難，只能說……相當(dāng)困難！哪怕是地面上可以輕易實現(xiàn)的燒開水，在空間站中也是一項巨大的技術(shù)活。
是因為不能生火嗎？那不是主要原因。即便不能使用明火，我們還有電磁爐。是因為水無法燒開嗎？那倒不是。我們知道氣壓越低，水的沸點越低�？臻g站是航天員生活和工作的地方，能提供適宜人類生存的大氣壓。
雖然艙內(nèi)壓力略小于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，通常為81.3kPa～104.3kPa，但至少水能在90℃以上煮沸。實在不行，使用壓力鍋就可以達(dá)到100℃以上的沸點了。
空間站里燒開水，真正的敵人就是太空基礎(chǔ)環(huán)境——微重力。
我們先來看看地面上煮沸的過程是怎樣的。我們通常在鍋底進(jìn)行加熱，底部的水先熱起來，密度隨之變小，漸漸上��；而上方的水溫度低，更“重”些，會往下沉。如此循環(huán)往復(fù)，形成所謂對流現(xiàn)象。隨著溫度升高，在并不完全平整的鍋底，從縫隙中產(chǎn)生氣泡向上浮。等溫度達(dá)到沸點時，鍋子底部的水先變成氣體，形成氣泡，氣泡上浮至水面破裂，這就是我們看到的沸騰現(xiàn)象。對流與沸騰，是燒開水必須經(jīng)歷的過程。
但是，你有沒有注意到，不論是對流還是沸騰，浮力在這中間起了相當(dāng)重要的作用。在空間站里，重力幾乎消失不見，與之相對應(yīng)的浮力又從何談起呢？而一旦沒了浮力，一切就變得十分奇怪了。位于火鍋底部的水最先變熱，但是，它們并不會上浮，上面更冷的水也“懶得”往下沉。等底部的水汽化變成氣泡，卻沒有浮力把它們托上去，這些氣泡會“賴在”火鍋底部不動。它們會原位生長、合并，最終形成一層連續(xù)的、巨大的“蒸汽膜”。
氣體的導(dǎo)熱性很差，于是這層膜就好像一層保溫毯，隔開上方的冷水和下方的熱水，這就是“膜態(tài)沸騰”導(dǎo)致的傳熱失效。結(jié)果，鍋的底部已經(jīng)滾燙，而離它僅幾厘米遠(yuǎn)的水，卻還是涼涼的。
自從人類進(jìn)入太空，蘇聯(lián)、美國、中國等國家都在太空做過微重力環(huán)境沸騰實驗。例如國際空間站上利用沸騰實驗裝置（BXF）做過微加熱器陣列池沸騰實驗（MABE）和核態(tài)沸騰實驗（NPBX）。中國在實踐十號返回式衛(wèi)星上開展過沸騰傳熱實驗（SOBER-SJ10），揭示了低熱流條件下池沸騰傳熱性能與氣泡生長過程的基本特征。
在我們的空間站上，利用問天實驗艙中的變重力科學(xué)實驗柜，進(jìn)行了持續(xù)32個月重力環(huán)境從空間站背景微重力到2g超重力條件下的沸騰傳熱與氣泡熱動力學(xué)實驗研究，獲得了系統(tǒng)、完整的科學(xué)實驗數(shù)據(jù)。綜合這些實驗結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)實驗條件稍作調(diào)整，沸騰情況就有著很大差別，微重力環(huán)境下的沸騰機(jī)制遠(yuǎn)比想象中復(fù)雜。
玩“轉(zhuǎn)”火鍋！
那該如何解決空間站涮火鍋的難題呢？首先要解決的核心問題是創(chuàng)造對流與控制沸騰。創(chuàng)造對流是為了把熱量從“鍋底”源源不斷地帶到整個鍋體，讓一鍋湯的溫度趨于均勻；控制沸騰則是處理氣泡的產(chǎn)生與運(yùn)動，使沸騰變得安全可控。
如何讓湯水對流起來？我們不妨腦動一下，在火鍋底部裝上“主動攪拌系統(tǒng)”，利用微型泵或磁力攪拌器主動循環(huán)湯底，模擬熱對流，確保冷熱液體充分交換。其次，還要考慮增加受熱鍋底至液面這個方向上的運(yùn)動，目的是引導(dǎo)氣泡到達(dá)液面破裂，從而避免局部過熱和暴沸風(fēng)險。
另一個方案，既然空間站沒有重力，那么我們能不能創(chuàng)造重力？我們可以將太空火鍋做成一個圓柱形的滾筒，讓整個鍋子都轉(zhuǎn)起來，再配以稍濃稠些的湯底，通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心作用把湯水“壓”在鍋的底部。重力恢復(fù)了，浮力自然也就回來了。利用向心加速度公式a=ω?r簡單作一計算，如果火鍋直徑約40cm，要想得到1g的加速度，那么需要火鍋以每分鐘近70圈的速度旋轉(zhuǎn)！看上去比較奇怪，好像在滾筒洗衣機(jī)里涮毛肚，但應(yīng)該挺管用。
接下來還要解決具有儀式感的問題——如何涮。這也是安全問題，因為一旦我們夾著食材離開鍋子，又將進(jìn)入微重力環(huán)境，強(qiáng)大的液體張力又占據(jù)上風(fēng)，會使?jié)L燙的湯水附著在食物表面，這就會有燙傷風(fēng)險。但你又不能用嘴巴去吹，因為火鍋湯底比較油膩，是混合了醇類化合物、醛類化合物和脂類化合物等的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）。一旦吹出很多細(xì)小液滴，散播在密閉的太空艙里，附著在儀器上，甚至滲入縫隙中會危及設(shè)備安全，也會滋長細(xì)菌。
因此，火鍋還必須有多道安全設(shè)計。例如將“煮沸艙”和“食用艙”分開，在取用食材時有“緩沖地帶”。再如，在火鍋內(nèi)部安裝微型通風(fēng)導(dǎo)管，將濃郁的小液滴和氣體分子排出到凈化器中。在火鍋蓋子附近增加吸油紙，取食材時可以順便“擦”一下湯汁。這些多管齊下的“奇怪操作”目的就是盡量保證航天員和空間站安全、整潔。
結(jié)語
太空涮火鍋，這不僅是個小確幸，更是個大課題，其背后蘊(yùn)含著一系列嚴(yán)肅的科學(xué)和工程問題。我們的討論也遠(yuǎn)不夠充分和嚴(yán)謹(jǐn)，離真正實現(xiàn)太空舌尖美味還有很大一段距離。但放眼未來，或許有朝一日，伴隨著人類步伐向深空邁進(jìn)，窗外群星閃爍，圍坐火鍋翻騰，不再是奢望。這份跨越星辰的煙火氣，是人類征服太空的豪氣。
