هل يمكن أن يكون مفتاح العيش في الفضاء... نظام إضاءة جيد؟

بين مقدار الوقت الذي يقضيه معظمنا في النظر إلى الشاشات ، والحاجة إلى حزم الكثير في يوم واحد ، و تصميم معظم المساكن التي توفر أضواء صناعية ساطعة ، فليس من السهل الاستقرار في نوم صحي نمط. ولكن إذا كنت تعتقد أنه من الصعب القيام بذلك على الأرض ، فتخيل مدى صعوبة الحصول على ليلة نوم هانئة في الفضاء.

يتعين على رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية (ISS) التعامل مع روتين منفصل تمامًا عن شروق الشمس وغروبها ، وكذلك التعامل مع التحديات البيئية الفريدة مثل الجاذبية المنخفضة والصارمة الحبس. تظهر الدراسات أن رواد الفضاء يكافحون للحصول على قسط كافٍ من النوم الجيد ، مما قد يؤدي إلى مشاكل صحية وتقليل الكفاءة في عملهم.

يركز معظم العمل المنجز لتعزيز صحة رواد الفضاء على الأنشطة البدنية مثل ممارسة الرياضة للوقاية إهدار العضلات أو جدولة القيود مثل التأكد من حصولهم على إجازة من عبء العمل المزدحم إلى يستريح. لوقت طويل ، تم تصميم البيئة التي عاش وعمل فيها رواد الفضاء مع مراعاة الاعتبارات البراغماتية البحتة ، مع مساحة صغيرة لعلم الجمال. ولكن الآن ، بدأنا بالتفكير في كيف يمكن للتصميم أن يساعد رواد الفضاء ليكونوا أكثر سعادة وصحة.

قد يكون توسيع مساحات محطة الفضاء الدولية أو تغييرها جذريًا مكلفًا للغاية ، ولكن فكرة واحدة لمساعدة رواد الفضاء على الراحة والعمل بشكل أفضل هي فكرة بسيطة على ما يبدو: فقط قم بتغيير الإضاءة. هذا هو الهدف من تجربة من قبل مجموعة من المهندسين المعماريين الدنماركيين الذين يرسلون نظام إضاءة جديدًا إلى محطة الفضاء الدولية للاختبار ، على أمل أن يحسن نوم رواد الفضاء ومزاجهم. تحدثنا إلى المهندس المعماري الرائد سيباستيان أرسطو من SAGA لمعرفة المزيد.

دور البيئة

يتم تحديد إيقاع الساعة البيولوجية لجسم الإنسان بشكل أساسي من خلال كمية الضوء التي نتعرض لها ، حيث تأخذ أجسامنا الضوء الساطع كإشارة للاستيقاظ وغيابه كإشارة للنوم. هذا هو السبب في أن المنظمات مثل مركز السيطرة على الأمراض ننصح الناس بتجنب النظر إلى مصادر الضوء الأزرق الساطع مثل شاشات الهاتف قبل النوم والتأكد من الحصول على بعض الضوء بعد فترة وجيزة من الاستيقاظ لمساعدتنا على بدء اليوم.

هذا يساعد على ضبط إيقاعات بيولوجية داخلية مهمة لكل شيء من إنتاج الهرمونات إلى نشاط الدماغ. لكن وجود الضوء الاصطناعي يقلب هذا النظام ويغير إيقاعات الساعة البيولوجية و يساهم في مشاكل النوم.

هذه مشكلة أسوأ بالنسبة لرواد الفضاء ، الذين يضطرون بالفعل للتعامل مع مشاكل النوم وقد أبلغوا عن نومهم بأقل من ذلك خمس أو ست ساعات في الليلة ، أقل بكثير من ثماني إلى 10 ساعات موصى بها للبالغين. يسمح نظام الإضاءة الحالي في المحطة الفضائية ببعض التعديلات من قبل رواد الفضاء بناءً على احتياجاتهم ، ولكنها شديدة جدًا نظام وظيفي مصمم لتوفير إضاءة كافية للعمل بدلاً من تصميمه لتعزيز النوم الصحي أنماط.

تعمل شركة التصميم الدنماركية SAGA على الجمع بين معرفتها بالتصميم الذي يركز على الإنسان والخبرة في تصميم لبعثات الفضاء لإنشاء نظام إضاءة يسمى Circadian Light ، والذي سيتم إرساله إلى محطة الفضاء الدولية هذا الصيف ليكون تم اختباره من قبل رائد الفضاء الدنماركي أندرياس موغنسن عندما وصل إلى هناك في مهمة مدتها ستة أشهر لاحقًا في سنة.

مشكلة الرتابة

إن مبادئ تصميم الإضاءة حول الإيقاعات اليومية مفهومة جيدًا: الكثير من الضوء الساطع بما في ذلك الأطوال الموجية الزرقاء في الصباح ، والإضاءة الخافتة مع عدم وجود أطوال موجية زرقاء في المساء. استلهم المصممون إلهامهم مباشرة من الطبيعة عند تحديد أنواع الإضاءة الأكثر فائدة. يحتوي المصباح الذي طوروه على ثلاثة أوجه مختلفة تبعث ضوءًا بأطوال موجية وشدة مختلفة لتقليد التغييرات في جودة الضوء التي تُرى على مدار اليوم على الأرض.

هذا يعني أن هناك إمكانية لتغيير طابع الغرفة. قال أرسطو: "الضوء هو الطريقة الأكثر سهولة لتغيير مظهر غرفة بأكملها". "تحصل على الكثير من الدوي مقابل المال فيما يتعلق بتغيير الضوء."

الإضاءة لديها القدرة على القيام بأكثر من مجرد الإضاءة والتعتيم للإشارة إلى الاستيقاظ والنوم. من الصعب تخيل ذلك ، ولكن الملل هو أحد أكبر التحديات النفسية التي يتعين على رواد الفضاء مواجهتها. رتابة البيئة لا هوادة فيها ، مع بقاء عوامل مثل الطعام المتاح ودرجة الحرارة والإضاءة وجودة الهواء متسقة لأسابيع وشهور في كل مرة. من الشائع أن يشعر رواد الفضاء بالإثارة والحماس للتواجد في الفضاء خلال الأسابيع أو الأشهر القليلة الأولى من مهمتهم ، ولكن سرعان ما يبدأ نفس الشيء من كل يوم في التآكل.

لا يمكن تغيير معظم هذه الأشياء لأسباب تتعلق بالسلامة ، ولكن يمكن تغيير الإضاءة. ويجب أن تكون الإضاءة داخل مساكن الطاقم ، حيث ستكون التجربة ، عملية وعملية ولكن هناك أيضًا مساحة أكبر لضبطها من أجل جماليات أكثر من تلك الموجودة في الأجزاء الأخرى من محطة.

لذلك لا يحاكي نظام الإضاءة اليومية نفس شروق الشمس - سطوع الشمس - دورة الغروب كل يوم. ستشهد بعض فترات الصباح مجموعة ألوان باهتة وأكثر كتمًا ، بينما ستشهد فترات الصباح الأخرى درجات ألوان جميلة ومشرقة. هذا التباين هو في الواقع أكثر جاذبية من تكرار نفس النمط كل يوم ، حتى لو كانت بعض الأيام أكثر إرضاءً من غيرها.

قال أرسطو: "ما تحتاجه حقًا لكسر رتابة ليس بالضرورة تحفيزًا جيدًا أو تحفيزًا مريحًا ، إنه مجرد تحفيز". "إذا كانت درجة الحرارة معتدلة لمدة 100 يوم ، فأنا متأكد من أن يومًا باردًا سيكون في الواقع لطيفًا للغاية."

تدخل صغير ، تأثير كبير

الهدف هو المصباح ، الذي سيتم تثبيته في مقر طاقم Mogensen ، لمساعدته على النوم بشكل أفضل في الليل والاستيقاظ بمزيد من الطاقة. إلى جانب الاختبار على محطة الفضاء الدولية ، سيتم إجراء تجربة على الأرض لاختبار فعالية النظام أيضًا.

إذا كانت النتائج واعدة ، فقد يساعد هذا النهج في تحسين الحياة اليومية لرواد الفضاء بأقل تكلفة ممكنة. بالتأكيد ، سيكون الحصول على مزيد من المساحة والخصوصية أمرًا رائعًا ، لكن هذا لا يمكن تحقيقه عمليًا دون إنفاق مبالغ ضخمة لتوسيع المحطة. لكن تركيب المصابيح سهل نسبيًا.

قال أرسطو: "عائد الاستثمار من حيث الرفاهية مرتفع للغاية". "خاصة وأن النوم آلية رائعة لجسم الإنسان."

يمكن أيضًا إجراء تعديلات للسماح لرواد الفضاء بالحصول على وقت فراغ في المساء لمهام مثل الاتصال بالعائلة أو الأصدقاء أو العمل في مشاريع شخصية ، مدة محاكاة غروب الشمس هي ممتد. بينما يستمر غروب الشمس على الأرض عمومًا حوالي 20 دقيقة ، فإن نظام الإضاءة في محطة الفضاء الدولية سيمد هذه الفترة حسب الحاجة قبل أن ينام رائد الفضاء.

هناك أفكار مستقبلية لجعل النظام أكثر ديناميكية أيضًا. حاليًا ، دورات المصباح من خلال أنماط مختلفة محددة مسبقًا لإعطاء بعض الاختلاف اليومي. لكن يمكن تصميم الأنظمة المستقبلية للاستجابة للظروف البيئية ، مثل تغيير ظروف الإضاءة عندما تكون كمية الإشعاع خارج المحطة عالية. من خلال دمج الإضاءة مع الأساليب الحسية الأخرى مثل الصوت والرائحة ، يمكن إنشاء بيئة أكثر ديناميكية والتي تُعلم رواد الفضاء فعلاً بالموقف من حولهم.

"تخيل أن هناك مكبرات صوت تجعل الصوت عاصفًا إذا كان هناك الكثير من الإشعاع يضرب الموطن. ثم ستستخدم إحدى حواسك البديهية لفهم أن هناك شيئًا ما تحتاجه لحماية نفسك منه ، "قال أرسطو. "هذا هو المكان الذي نرغب في الذهاب إليه ، لذا فإن الضوء ليس عشوائيًا ، إنه في الواقع يتم إخطاره من قبل البيئة."

إضاءة المحطة الفضائية وما بعدها

يعد التصميم من أجل رفاهية رواد الفضاء أمرًا مهمًا لمحطة الفضاء الدولية ، ولكنه سيكون أكثر أهمية بالنسبة للبعثات الفضائية طويلة المدى خارج مدار الأرض. مع خطط لإرسال رواد فضاء من وكالة ناسا قريبًا للقيام بمهام تستغرق أشهر طويلة على الأقمار ، ورؤى طويلة المدى للاستكشاف وحتى الاستقرار على الكواكب الأخرى ، سنحتاج إلى إيجاد طرق لإعادة إنشاء ظروف شبيهة بالأرض حتى يشعر المستكشفون بالراحة والأداء في أفضل.

وهذا يعني أن تصميم الفضاء لا يمكن أن يأخذ في الاعتبار الاحتياجات العملية للطعام والماء فحسب ، بل يجب أن يأخذ في الاعتبار احتياجات الإنسان للتنوع والراحة والاهتمام أيضًا. العديد من الأشياء التي نحتاجها لاستكشاف النجوم هي نفس الأشياء التي نأخذها كأمر مسلم به في بيئتنا المنزلية.

قال أرسطوتيليس: "أحب ذلك فيما يتعلق بالتصميم للإنسان في الفضاء". "الإنسان هو نفس الإنسان على الأرض كما هو الحال في الفضاء. نحن بحاجة إلى نفس القدر من المحفزات ".

توصيات المحررين

• شاهد مجموعة الطاقة الشمسية الجديدة التابعة لناسا وهي تتفتح على المحطة الفضائية
• تحمل سفينة الفضاء SpaceX Dragon الكثير من الفاكهة الطازجة إلى محطة الفضاء الدولية
• تزدحم محطة الفضاء مرة أخرى
• أربعة رواد فضاء في محطة فضاء أخذوا Crew Dragon "في جولة"
• كيف تشاهد مركبة الفضاء SpaceX وهي تقوم برحلة قصيرة جدًا يوم السبت