Οι αστροναύτες προσαρμόζονται στις προκλήσεις του ύπνου στο Διάστημα εδώ και χρόνια, και τα μαθήματα που αντλήθηκαν από τον ύπνο τους με μηδενική βαρύτητα θα εξασφαλίσουν ότι μια μέρα οι πρώτες επανδρωμένες αποστολές για τον Άρη θα έχουν ξεκουραστεί αρκετά πριν εξερευνήσουν τον Κόκκινο Πλανήτη.
Τα εκ περιτροπής πληρώματα έχουν περάσει κατά μέσο όρο έξι μήνες ζωής και εργασίας στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για σχεδόν 23 χρόνια και παλεύουν με προβλήματα ύπνου όπως και οι άνθρωποι στη Γη. Μερικές από τις προκλήσεις είναι παρόμοιες με εκείνες των εργαζομένων σε βάρδιες ή των ατόμων με μη φυσιολογικά ωράρια, ωστόσο άλλες είναι πιο ιδιαίτερες για το διαστημικό περιβάλλον.
Για παράδειγμα, οι περισσότεροι άνθρωποι δεν χρειάζεται να ανησυχούν ότι θα απομακρυνθούν από τα κρεβάτια τους λόγω μηδενικής βαρύτητας. Μην ανησυχείτε -οι αστροναύτες χρησιμοποιούν ειδικούς περιορισμούς για να τους εμποδίζουν να... πετάνε στον διαστημικό σταθμό ενώ κοιμούνται.
Δύο από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για τους αστροναύτες περιλαμβάνουν το περιβάλλον ύπνου τους και την καθιέρωση ενός φυσιολογικού κύκλου ύπνου.
Ύπνος στο Διάστημα
Οι αστροναύτες έχουν σκοτεινούς, ήσυχους και ιδιωτικούς χώρους πληρώματος στον διαστημικό σταθμό που ευνοούν τον καλό ύπνο, αλλά αυτό δεν θα συμβαίνει πάντα σε άλλες διαστημικές αποστολές, δήλωσε η δρ Έριν Φλιν-Έβανς, διευθύντρια του Εργαστηρίου Αντιμέτρων Κόπωσης της NASA στο Mountain View της Καλιφόρνια.
Όπως και οι ιστορικοί προκάτοχοί τους, του Apollo, οι κάψουλες Orion που θα χρησιμοποιηθούν στις μελλοντικές αποστολές Artemis στο φεγγάρι είναι μικρά οχήματα με περιορισμένο χώρο για τα πληρώματα και υπνόσακους για περιόδους ανάπαυσης.
«Το σκέφτομαι σαν το κάμπινγκ», είπε η Φλιν-Έβανς. «Αν είναι για μερικές μέρες, μάλλον δεν είναι σπουδαίο. Αλλά όσο περισσότερο είστε σε στενή επαφή με κάποιον, τόσο πιο ενοχλητικό μπορεί να γίνει αυτό».
Ενώ ο διαστημικός σταθμός προσφέρει απίστευτη θέα στη Γη, οι 16 ανατολές που βλέπει κατά τη διάρκεια της ημέρας ένας αστροναύτης μπορεί να προκαλέσουν όλεθρο στον κιρκάδιο ρυθμό, το φυσικό ρολόι του σώματος για ύπνο και ξύπνημα.
Στη Γη, διαταραχές στον κιρκάδιο ρυθμό συμβαίνουν για άτομα που εργάζονται κατά τη διάρκεια της νύχτας ή αντιμετωπίζουν jet lag ενώ ταξιδεύουν σε ζώνες ώρας.
«Το φως είναι αυτό που επαναφέρει τον κιρκάδιο ρυθμό μας και μας κρατά οργανωμένους σε αυτόν τον κύκλο ημέρας-νύχτας, αλλά στο Διάστημα έχουμε αρκετές προκλήσεις», είπε η Φλιν - Έβανς.
Ο διαστημικός σταθμός περιφέρεται γύρω από τη Γη κάθε 90 λεπτά, δημιουργώντας εναλλασσόμενους κύκλους σκότους και φωτός. Αντί να αναγκάσουν τους αστροναύτες να προσαρμοστούν σε έναν τόσο περίεργο κύκλο, οι ειδικοί της NASA έχουν προσθέσει φωτισμό στο εσωτερικό του διαστημικού σταθμού που μιμείται αυτό που βιώνουν οι άνθρωποι κατά τη διάρκεια μιας κανονικής ημέρας στη Γη.
«Πρέπει να προσπαθήσουμε να μπλοκάρουμε το φως από τα παράθυρα κατά τη διάρκεια της νύχτας», είπε, «και πρέπει πραγματικά να προσπαθήσουμε να μεγιστοποιήσουμε το φως είτε μέσω των παραθύρων είτε με εσωτερικό φωτισμό για να βεβαιωθούμε ότι το πλήρωμα λαμβάνει αυτό το συγχρονιστικό ερέθισμα έτσι ώστε είναι σε θέση να μένουν ξύπνιοι και να κοιμούνται την κατάλληλη στιγμή».
Το jet lag ξεκινά πριν φτάσουν οι αστροναύτες στον διαστημικό σταθμό και τα προγράμματα ύπνου τους αλλάζουν για μέρες πριν από την απογείωση με βάση την ώρα της ημέρας και τη ζώνη ώρας από την οποία θα εκτοξευθούν. Μόλις φτάσουν στον διαστημικό σταθμό, κάθε αστροναύτης μετατοπίζεται στην ώρα Γκρίνουιτς, «μια ωραία μέση λύση μεταξύ όλων των χωρών που συμμετέχουν», είπε η Φλιν -Έβανς.
Στο εργαστήριο αντιμέτρων κόπωσης, η ίδια και οι συνεργάτες της αναπτύσσουν εργαλεία για να βοηθήσουν τους αστροναύτες να ξεπεράσουν τις προκλήσεις του ύπνου. Μερικές από τις στρατηγικές περιλαμβάνουν τη διαχείριση πότε οι αστροναύτες εκτίθενται στο μπλε φως, το κύριο μήκος κύματος συγχρονισμού για το κιρκάδιο σύστημα και πότε να μειώνεται το μπλε φως για να τους βοηθήσει να κοιμηθούν.
Οι αστροναύτες έχουν προγραμματισμένα προγράμματα, αλλά η άφιξη αποστολών ανεφοδιασμού ή νέων πληρωμάτων μερικές φορές τα διακόπτει. Η Φλιν-Έβανς και άλλοι ερευνητές αναπτύσσουν προσεγγίσεις για την ασφαλή αλλαγή του ύπνου για τους αστροναύτες, όπως τον καθορισμό του πότε θα κοιμηθούν ή θα μείνουν ξύπνιοι αργότερα για να προσαρμόσουν τις αλλαγές στο πρόγραμμα.
Οι ίδιες συμβουλές που βοηθούν τους αστροναύτες να κοιμούνται ισχύουν και στη Γη, συμπεριλαμβανομένης της παρακολούθησης ενός τακτικού προγράμματος με ξύπνημα και ύπνο την ίδια ώρα όσο το δυνατόν περισσότερο και περιορισμό της έκθεσης στο μπλε φως πριν πάνε για ύπνο, το οποίο εκπέμπεται από τηλεοράσεις LED, smartphone υπολογιστές και tablet.
«Ψεύτικες διαστημικές αποστολές»
Αν και οι επιστήμονες έχουν δεδομένα ύπνου από χρόνια διαστημικών πτήσεων, η διεξαγωγή προσομοιωμένων αποστολών στη Γη επιτρέπει περισσότερο έλεγχο.
«Κάνουμε ψεύτικες διαστημικές αποστολές όλη την ώρα», είπε η Φλιν-Έβανς. «Έχουμε αυτό που ονομάζουμε αναλογικό διαστημικό περιβάλλον στο Διαστημικό Κέντρο Johnson που ονομάζεται Human Exploration Research Analog ή HERA, και αυτό είναι βασικά ένας μικρός βιότοπος».
Ο βιότοπος μιμείται το μέγεθος μιας σεληνιακής βάσης ή ενός μικρού διαστημικού σκάφους και μπορεί να φιλοξενήσει πληρώματα τεσσάρων ατόμων για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Η Φλιν-Έβανς συμμετείχε σε μια μελέτη στην οποία τα πληρώματα περνούσαν 45 ημέρες στον βιότοπο και περιορίζονταν σε πέντε ώρες ύπνου τις νύχτες της εβδομάδας και οκτώ ώρες τα Σαββατοκύριακα. Οι συμμετέχοντες δοκιμάστηκαν για εγρήγορση και απόδοση.
Τα ευρήματα από το πείραμα έδειξαν ότι αν τα μέλη του πληρώματος κοιμόντουσαν μόνο πέντε ώρες τη νύχτα, χρειάζονταν περισσότερες ευκαιρίες για να καλύψουν τον ύπνο τις επόμενες νύχτες για να αποτρέψουν τις αρνητικές συνέπειες της στέρησης ύπνου. Η τρέχουσα απαίτηση είναι τα μέλη του πληρώματος να κοιμούνται 8 ½ ώρες τη νύχτα σε αποστολές για να αποφευχθεί η μακροχρόνια απώλεια ύπνου, τα σφάλματα που προκαλούνται από την κόπωση και οι επιπλοκές στην υγεία, σύμφωνα με τη NASA.
Τον Ιούνιο, η NASA θα ξεκινήσει το πρώτο πείραμα σε ένα νέο τρισδιάστατο τυπωμένο αρειανό βιότοπο στο Διαστημικό Κέντρο Τζόνσον που ονομάζεται Ανάλογο Εξερεύνησης Υγείας και Απόδοσης Πληρώματος ή CHAPEA.
Κατά τη διάρκεια ενός έτους, ένα πλήρωμα τεσσάρων ατόμων θα ζει και θα εργάζεται σε έναν χώρο 158 τετραγωνικών μέτρων για να προσομοιώσει τη ζωή στον Άρη. Το επίκεντρο για το πρώτο πείραμα είναι η διατροφή, αλλά η Φλιν-Έβανς και οι συνεργάτες της ερευνητές θα παρακολουθούν επίσης πόσο καλά κοιμάται το πλήρωμα.
Ενδιαιτήματα όπως το HERA και το CHAPEA επιτρέπουν στους επιστήμονες να προσομοιώνουν εκπλήξεις που μπορεί να συμβούν σε μια πραγματική αποστολή στη Σελήνη ή στον Άρη, όπως περιορισμένους πόρους, προβλήματα στον εξοπλισμό, ζητήματα επικοινωνίας και άλλους στρεσογόνους παράγοντες μικρών οικοτόπων.
Προετοιμασία για τον Άρη
Μια απροσδόκητα πλούσια πηγή δεδομένων ύπνου έχει αποδειχθεί η μελέτη των επιστημόνων και των μηχανικών που μεταβαίνουν στη Γη που εργάζονται σε αποστολές στον Άρη, όπως το ρόβερ Perseverance.
Μια μέρα στον Άρη διαρκεί περίπου 39 λεπτά περισσότερο από μία ημέρα στη Γη, αλλά είναι τόσο αρκετό για τα μέλη του ελέγχου της αποστολής του Άρη να πρέπει να προσαρμόζουν συνεχώς τα προγράμματά τους για να παραμείνουν στο χρονοδιάγραμμα του Perseverance.
«Αν αλλάζετε 39 λεπτά την ημέρα, αυτό σημαίνει ότι βασικά πηγαίνετε για ύπνο 39 λεπτά αργότερα κάθε μέρα», είπε η Φλιν-Έβανς. «Δεν φαίνεται τόσο άσχημο για μια νύχτα. Αλλά μετά από πέντε ημέρες, είναι σαν να έχετε διασχίσει έξι ζώνες ώρας. Είναι ένας πραγματικός παράγοντας άγχους για το σώμα».
Πολλά άγνωστα εξακολουθούν να υπάρχουν σχετικά με την «ώρα του Άρη», όπως το πώς η αλλαγή ώρας επηρεάζει τον μεταβολισμό του ανθρώπινου σώματος.
Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι άνθρωποι στη Γη προσαρμόζονται για να ζουν στην ώρα του Άρη είναι ένας τρόπος προετοιμασίας για μελλοντικές αποστολές στον Κόκκινο Πλανήτη. Η Φλιν-Έβανς και η ομάδα της συνεργάζονται στενά με όσους σχεδιάζουν τις σεληνιακές αποστολές Artemis για να βελτιστοποιήσουν τα προγράμματα των αστροναυτών και να διασφαλίσουν ότι ο φωτισμός είναι επαρκής και ο θόρυβος μειώνεται μέσα στο Orion όταν πρέπει να κοιμηθούν.
Οι ερευνητές θέλουν επίσης να μελετήσουν πόση καφεΐνη χρειάζονται οι αστροναύτες για εγρήγορση, για να διασφαλίσουν ότι τα πληρώματα δεν θα ξεμείνουν από καφέ σε ένα διαστημόπλοιο με περιορισμένη αποθήκευση.
«Ο ύπνος είναι στενά συνδεδεμένος με την απόδοση, την εγρήγορση, τη διαπροσωπική επικοινωνία και τις σχέσεις», είπε η Φλιν-Έβανς. «Έτσι, θέλουμε να βεβαιωθούμε ότι τα πληρώματα είναι προετοιμασμένα για την επιτυχία και τον ύπνο που χρειάζονται».