Abonneer u op de wetenschappelijke nieuwsbrief van CNN op Wonder Theory. Verken het universum met nieuws over spannende ontdekkingen, wetenschappelijke vorderingen en meer.
Astronauten hebben zich jarenlang aangepast aan de uitdagingen van het slapen in de ruimte – en de lessen die ze hebben getrokken uit hun slaap zonder zwaartekracht zullen ervoor zorgen dat op een dag de eerste bemande missies naar Mars zullen voldoende rust hebben gehad voordat ze de rode planeet gaan verkennen.
Roterende bemanningen hebben bijna 23 jaar lang gemiddeld zes maanden in het internationale ruimtestation ISS gewoond en gewerkt en kampen met slaapproblemen, net als mensen op aarde. Sommige uitdagingen zijn vergelijkbaar met die van ploegenarbeiders of mensen met onregelmatige werktijden, maar andere zijn meer uniek voor de ruimtevaartomgeving.
NASA
NASA-astronaut Josh Cassada is met zijn bemanning op 2 maart in het internationale ruimtestation ISS.
De meeste mensen hoeven zich bijvoorbeeld geen zorgen te maken dat ze door gewichtloosheid uit hun bed worden geduwd. Maak je geen zorgen – astronauten gebruiken speciale bevestigingssystemen om te voorkomen dat ze gaan zweven door het ruimtestation terwijl hij slaapt.
Twee van de grootste uitdagingen voor astronauten hebben betrekking op hun slaapomgeving en het tot stand brengen van een natuurlijke slaapcyclus.
Astronauten hebben donkere, stille en privévertrekken voor de bemanning op het ruimtestation die bevorderlijk zijn voor een goede nachtrust – maar dat zal niet altijd het geval zijn bij andere ruimtemissies, zei dr. Erin Flynn-Evans, directeur van het Fatigue Countermeasures Laboratory bij NASA’s Ames onderzoekscentrum in Mountain View, Californië.
Net als hun historische Apollo-voorgangers zijn de Orion-capsules die in toekomstige Artemis-missies naar de maan worden gebruikt, kleine voertuigen met beperkte ruimte voor de bemanning en slaapzakken voor rustperiodes.
“Ik zie het als kamperen,” zei Flynn-Evans. ‘Als het voor een paar dagen is, is het waarschijnlijk niet erg. Maar hoe langer je nauw contact hebt met iemand, hoe vervelender het kan zijn.”
Terwijl het ruimtestation ongelooflijke uitzichten op de aarde biedt, kunnen de 16 zonsopgangen die een astronaut per dag ziet, grote schade aanrichten aan het circadiane ritme, de natuurlijke slaap-waakklok van het lichaam.
Op aarde treden verstoringen in het circadiane ritme op bij mensen die ‘s nachts werken of een jetlag ervaren tijdens het reizen door tijdzones.
“Licht is wat ons circadiane ritme reset en ons georganiseerd houdt in deze dag-nachtcyclus, maar in de ruimte hebben we verschillende uitdagingen”, zei Flynn-Evans.
Het ruimtestation draait elke 90 minuten in een baan om de aarde en creëert afwisselende cycli van duisternis en licht. In plaats van astronauten te dwingen zich aan te passen aan zo’n vreemde cyclus, hebben NASA-experts verlichting in het ruimtestation toegevoegd die nabootst wat mensen ervaren tijdens een normale dag op aarde.
“We moeten ‘s nachts proberen het licht van de ramen te blokkeren,” zei hij, “en we moeten echt proberen het licht door de ramen of met binnenverlichting te maximaliseren om ervoor te zorgen dat de bemanning die synchrone prikkel krijgt, zodat ze zijn in staat om wakker te blijven en op het juiste moment te slapen.”
NASA
Voormalig Japan Aerospace Exploration Agency-astronaut Soichi Noguchi zit in april 2021 in een slaapstation op het ruimtestation.
Jet Lag begint voordat astronauten bij het ruimtestation aankomen, en hun slaappatroon verandert dagen voor de lancering op basis van het tijdstip en de tijdzone van waaruit ze zullen lanceren. Zodra ze bij het ruimtestation aankomen, verschuift elke astronaut naar Greenwich Mean Time, “een mooie middenweg tussen alle betrokken landen”, zei Flynn-Evans.
In het Fatigue Countermeasures Lab ontwikkelen Flynn-Evans en haar collega’s hulpmiddelen om astronauten te helpen slaapproblemen te overwinnen. Enkele van de strategieën omvatten het beheersen wanneer astronauten worden blootgesteld aan blauw licht, de belangrijkste synchronisatiegolflengte voor het circadiane systeem, en wanneer blauw licht moet worden verminderd om hen te helpen slapen.
Astronauten hebben geplande schema’s, maar de komst van bevoorradingsmissies of nieuwe bemanningen onderbreekt ze soms. Flynn-Evans en andere onderzoekers ontwikkelen benaderingen om de slaap van astronauten veilig te veranderen, zoals bepalen wanneer ze naar bed moeten gaan of later opblijven om schemawijzigingen op te vangen.
Dezelfde tips die astronauten helpen slapen, zijn van toepassing op aarde, waaronder het volgen van een regelmatig schema van zoveel mogelijk op hetzelfde tijdstip wakker worden en naar bed gaan en het beperken van de blootstelling aan blauw licht voordat u naar bed gaat, dat wordt uitgezonden door led-tv’s. . pc’s en tablets.
Hoewel wetenschappers slaapgegevens hebben van jarenlange ruimtevluchten, voeren ze een simulatie uit missies naar de aarde zorgen voor meer controle.
“We doen de hele tijd nep-ruimtemissies”, zei Flynn-Evans. “We hebben wat we een analoge ruimteomgeving noemen in het Johnson Space Center, de Human Exploration Research Analog of HERA, en dat is eigenlijk een kleine habitat.”
Bill Stafford/NASA
De CHAPEA-bemanning zal leven in een habitat met aparte vertrekken in NASA’s Johnson Space Center in Houston.
De habitat bootst de grootte na van een maanbasis of een klein ruimtevaartuig en biedt plaats aan bemanningen van vier gedurende lange tijd. Flynn-Evans nam deel aan een studie waarin De bemanningen brachten 45 dagen door in het leefgebied en waren beperkt tot vijf uur slaap op doordeweekse avonden en acht uur in het weekend. Deelnemers werden getest op alertheid en prestaties.
Bevindingen van het experiment toonden aan dat als bemanningsleden slechts vijf uur slaap per nacht kregen, ze meer kansen nodig hadden om de volgende nachten slaap in te halen om de negatieve effecten van slaapgebrek te voorkomen. De huidige eis is dat bemanningsleden 8½ krijgen uren slaap ‘s nachts tijdens missies om langdurig slaapverlies, door vermoeidheid veroorzaakte fouten en gezondheidscomplicaties te voorkomen, aldus NASA.
In juni begint NASA met het eerste experiment in een nieuwe 3D-geprinte habitat van Mars in het Johnson Space Center, de Crew Health and Performance Exploration Analog of CHAPEA.
Gedurende een jaar zal een bemanning van vier personen wonen en werken in een ruimte van 158 vierkante meter om het leven op Mars te simuleren. De focus omdat het eerste experiment een dieet is, maar Flynn-Evans en haar collega-onderzoekers zullen ook monitoren hoe goed de bemanning slaapt.
Habitats zoals HERA en CHAPEA stellen wetenschappers in staat verrassingen te simuleren die zich kunnen voordoen tijdens een echte missie naar de maan of Mars, zoals beperkte middelen, apparatuurproblemen, communicatieproblemen en andere stressoren van kleine habitats.
Een onverwacht rijke bron van slaapgegevens blijkt de aarde te bestuderen wetenschappers en ingenieurs die werken aan missies naar Mars, zoals de Perseverance rover;
Een dag op Mars duurt ongeveer 39 minuten langer dan een dag op aarde, maar dat is genoeg tijd voor de missiecontroleleden van Mars om zich aan te passen hun schema’s constant om op het schema van Perseverance te blijven.
“Als je 39 minuten per dag verandert, betekent dit dat je in principe elke dag 39 minuten later naar bed gaat”, zei Flynn-Evans. ‘Het lijkt niet zo erg van de ene op de andere dag. Maar na vijf dagen is het alsof je zes tijdzones bent gepasseerd. Het is een echte stressfactor voor het lichaam.”
Er zijn nog veel onbekenden over “Marstijd”, zoals hoe de tijdsverandering de stofwisseling van het menselijk lichaam beïnvloedt.
Begrijpen hoe mensen op aarde zich aanpassen aan het leven op Mars is een manier om je voor te bereiden op toekomstige missies naar de rode planeet. Flynn-Evans en haar team zijn aan het werk nauw samen met degenen die de Artemis-maanmissies plannen om de schema’s van de astronauten te optimaliseren en ervoor te zorgen dat de verlichting voldoende is en het geluid in Orion wordt verminderd wanneer ze moeten slapen.
De onderzoekers willen ook bestuderen hoeveel cafeïne astronauten nodig hebben om alert te zijn om ervoor te zorgen dat bemanningen niet zonder koffie komen te zitten in een ruimteschip met beperkte opslagruimte.
“Slaap hangt nauw samen met prestaties, alertheid, interpersoonlijke communicatie en relaties,” zei Flynn-Evans, “dus we willen ervoor zorgen dat bemanningen klaar zijn voor succes en de slaap die ze nodig hebben.”
