Сънят ще бъде едно от предизвикателствата, пред които са изправени астронавтите по време на мисиите на Марс

Регистрирайте се за научния бюлетин на Wonder Theory на CNN. Изследвайте вселената с новини за невероятни открития, научни постижения и др.

Астронавтите се адаптират към предизвикателствата на съня в космоса от години – и уроците, научени от техния сън при нулева гравитация, един ден ще гарантират, че Първите пилотирани мисии до Марс ще са си починали добре преди да изследват Червената планета.

Ротационните екипажи са прекарали средно шест месеца в живот и работа на борда на Международната космическа станция в продължение на почти 23 години и имат точно толкова проблеми със съня, колкото хората на Земята. Някои от предизвикателствата са подобни на тези, пред които са изправени работниците на смени или хората с необичайни графици, но други са уникални за космическата среда.

Например, повечето хора не трябва да се притесняват, че ще изплуват от леглата си поради нулева гравитация. Не се притеснявайте – астронавтите използват специални ограничители, за да не изплуват през космическата станция, докато спя.

Две от най-големите предизвикателства, пред които са изправени астронавтите, са тяхната среда за сън и установяването на естествен цикъл на сън.

Астронавтите разполагат с тъмни, тихи и лични помещения за екипажа на космическата станция, които са благоприятни за добър сън – но това не винаги ще бъде така при други космически мисии, каза д-р Ерин Флин Еванс, директор на Anti-Fatigue Лаборатория за измервания в НАСА Ames Research. Център в Маунтин Вю, Калифорния.

Подобно на своите исторически предшественици на Аполо, капсулите Орион, които ще бъдат използвани по време на бъдещите мисии на Артемида до Луната, са малки превозни средства с ограничено пространство за екипажи и спални чували за периоди на почивка.

„Мисля за това като за къмпинг“, каза Флин Еванс. „Ако е само за няколко дни, вероятно няма да е голяма работа. Но колкото по-дълго сте наоколо с някого, толкова по-бурно става.“

Докато космическата станция предлага страхотна гледка към Земята, 16-те изгрева, които един астронавт вижда всеки ден, могат да предизвикат хаос в циркадния ритъм, естествения часовник на тялото за сън и събуждане.

На Земята възникват смущения в циркадния ритъм на хора, които работят нощни смени или изпитват джет лаг, докато пътуват през часови зони.

„Светлината е това, което нулира нашия циркаден ритъм и ни държи организирани в цикъла ден-нощ, но в космоса имаме много предизвикателства“, каза Флин Еванс.

Космическата станция обикаля около Земята на всеки 90 минути, създавайки редуващи се цикли на тъмнина и светлина. Вместо да принуждават астронавтите да се приспособяват към такъв странен цикъл, експертите от НАСА са добавили осветление към интериора на космическата станция, което имитира това, което хората преживяват по време на нормален ден на Земята.

Тя каза: „Трябва да се опитаме да блокираме светлината от прозорците през нощта и наистина трябва да се опитаме да увеличим максимално светлината както през прозорците, така и през вътрешното осветление, за да сме сигурни, че екипажът получава това едновременно стимулиране, което сте в състояние да останете будни и да спите в точното време.“

Часовното забавяне започва преди астронавтите да пристигнат на космическата станция и техните графици за сън се изместват за няколко дни преди излитане в зависимост от времето на деня и часовата зона, от която ще стартират. След като пристигнат на космическата станция, всеки астронавт се трансформира в космически кораб часова зона„Добър компромис между всички участващи страни“, каза Флин Еванс.

В лабораторията за антистресови действия Флин Еванс и нейните колеги разработиха инструменти, които да помогнат на астронавтите да преодолеят предизвикателствата, свързани със съня. Някои стратегии включват управление на времето, когато астронавтите са изложени на синя светлина, дължината на вълната за синхронизиране на основната линия на циркадната система и кога да се намали синята светлина, за да им помогне да спят.

Астронавтите имаха структурирани графици, но те понякога бяха прекъсвани от пристигането на мисии за снабдяване или нови екипажи. Флин Еванс и други изследователи са разработили начини за безопасно изместване на съня на астронавтите, като например планиране кога да подремнат или да останат будни, за да наваксат промените в графика.

Същите съвети, които помагат на астронавтите да спят, се прилагат и на Земята, включително спазване на редовен график със ставане и лягане по едно и също време и ограничаване на излагането на синя светлина преди лягане, която се излъчва от LED телевизори, смартфони, компютри и таблетки.

Въпреки че учените разполагат с данни за съня от години космически полети, това е просто въпрос на правене на симулации Мисиите на Земята позволяват повече контрол.

„През цялото време правим фалшиви космически мисии“, каза Флин Еванс. „Имаме това, което наричаме аналогова космическа среда в космическия център Джонсън, наречено аналогово изследване на човешките изследвания или HERA, и това е основно мини местообитание.“

Местообитанието симулира размера на лунна база или малък космически кораб и може да приютява екипажи от до четирима за продължителни периоди от време. Флин Еванс участва в проучване, в което той Екипажите прекараха 45 дни в хабитата и бяха ограничени до пет часа сън през делничните вечери и осем часа през уикендите. Участниците бяха тествани за бдителност и ефективност.

Резултатите от експеримента показват, че ако членовете на екипажа са спят само пет часа една нощ, те се нуждаят от повече възможности да наваксат съня през следващите нощи, за да предотвратят лошите ефекти от лишаването от сън. Сегашното изискване е членовете на екипажа да имат 8 градуса по Целзий Часовете сън всяка нощ имат за цел да избегнат дългосрочна загуба на сън и грешки, причинени от умора и здравословни усложнения, според НАСА.

През юни НАСА ще започне първия експеримент в ново 3D отпечатано местообитание на Марс в космическия център Джонсън, наречено Crew Health and Performance Exploration Analog или CHAPEA.

В продължение на една година четиричленен екипаж ще живее и работи в пространство от 1700 квадратни фута (158 квадратни метра), симулиращо живот на Марс. фокусът Защото първият експеримент е храненето, но Флин-Евънс и нейните колеги изследователи също ще наблюдават колко добре спи екипажът.

Хабитати като HERA и CHAPEA позволяват на учените да симулират изненадите, които могат да се случат при реална мисия до Луната или Марс, като ограничени ресурси, повредено оборудване, проблеми със свързаността и други стресови фактори от малки местообитания.

Неочаквано богат източник на данни за съня се оказа, че изучава Земята Учени и инженери, работещи по мисии на Марс, като марсохода.

Един ден на Марс продължава около 39 минути по-дълго от един ден на Земята, но достатъчно, за да могат членовете на контрола на мисията на Марс да се приспособят Техните графици са постоянно да следват графика, за да упорстват.

„Ако се редувате 39 минути на ден, това означава, че всеки ден си лягате 39 минути по-късно“, каза Флин Еванс. „Не се чувства толкова зле за една нощ. Но след пет дни, сякаш си прекосил шест часови зони. Това е истински стрес за тялото.“

Все още има много неизвестни относно „марсианското време“, като например как изместването на времето влияе върху метаболизма на човешкото тяло.

Разбирането как хората на Земята са се адаптирали да живеят в марсиански времена е един от начините да се подготвим за бъдещи мисии до Червената планета. Флин Еванс и нейният екип работят Той работи в тясно сътрудничество с онези, които планират лунните мисии на Артемида, за да оптимизират графиците на астронавтите и да гарантират, че осветлението е подходящо и шумът е смекчен в Орион, когато трябва да спят.

Изследователите също така искат да проучат от какво количество кофеин се нуждаят астронавтите, за да бъдат бдителни, за да са сигурни, че екипажът няма да остане без кафе в космически кораби с ограничен капацитет за съхранение.

„Сънят е тясно свързан с производителността, бдителността, междуличностната комуникация и взаимоотношенията“, каза Флин Евънс, „така че искаме да сме сигурни, че екипажът е подготвен за успех и получава съня, от който се нуждае“.