Възможно ли е ключът към живота в космоса да бъде... добра осветителна система?

Между времето, което повечето от нас прекарват в гледане на екрани, необходимостта да опаковаме толкова много в един ден и дизайн на повечето жилища, осигуряващи ярки изкуствени светлини, не е лесна работа да се установите в здрав сън рутина. Но ако мислите, че е трудно да направите това на Земята, представете си колко по-трудно е да се наспите добре в космоса.

Астронавтите на Международната космическа станция (МКС) трябва да се справят с рутина, напълно отделена от изгрев и залез на слънцето, както и справяне с уникални екологични предизвикателства като ниска гравитация и строг задържане. Проучванията показват че астронавтите се борят да получат достатъчно качествен сън, което може да доведе както до здравословни проблеми, така и до намалена ефективност в работата им.

По-голямата част от работата, извършена за насърчаване на здравето на астронавтите, е фокусирана върху физически дейности като упражнения за предотвратяване загуба на мускули или ограничения в графика, като например да се уверят, че имат свободно време от натоварената си работа отпуснете се. Дълго време средата, в която са живели и работили астронавтите, е проектирана с чисто прагматични съображения, с малко място за естетика. Но сега започваме да мислим как дизайнът може да помогне на астронавтите да бъдат по-щастливи и здрави.

Би било прекалено скъпо да се разширят или радикално да се променят пространствата на МКС, но една идея, която да помогне на астронавтите да почиват и работят по-добре, е на пръв поглед проста: просто сменете осветлението. Това е целта на експеримент от група датски архитекти, които изпращат нова осветителна система на МКС за тестване, с надеждата, че може да подобри съня и настроението на астронавтите. Говорихме с водещия архитект Себастиан Аристотелис от SAGA, за да научим повече.

Ролята на средата

Циркадният ритъм на човешкото тяло се определя основно от количеството светлина, на което сме изложени, тъй като телата ни приемат наличието на ярка светлина като сигнал за събуждане, а липсата й като сигнал за сън. Ето защо организации като CDC съветват хората да избягват да гледат източници на ярка синя светлина, като екраните на телефоните, преди лягане и да се уверят, че получават малко светлина малко след събуждане, за да ни помогнат да започнем деня.

Това помага да се настроят вътрешните биологични ритми, които са важни за всичко - от производството на хормони до мозъчната дейност. Но наличието на изкуствена светлина преобръща тази система, променяйки циркадните ритми и допринасящи за проблеми със съня.

Това е още по-лош проблем за астронавтите, които вече трябва да се справят с проблеми със съня и съобщават, че спят толкова малко пет или шест часа на нощ, много по-малко от осем до 10 часа, препоръчани за възрастни. Сегашната система за осветление на космическата станция позволява някои корекции от астронавтите въз основа на техните нужди, но е много до голяма степен функционална система, проектирана да осигурява подходяща светлина за работа, вместо да е проектирана да насърчава здравословния сън модели.

Датската дизайнерска фирма SAGA работи върху комбинирането на знанията си за дизайн, ориентиран към човека, с опит в дизайн за космически мисии за създаване на осветителна система, наречена Circadian Light, която ще бъде изпратена на МКС това лято тестван от датския астронавт Андреас Могенсен, когато той пристига там за шестмесечна мисия по-късно през година.

Проблемът с монотонността

Принципите за проектиране на осветлението според циркадните ритми са добре разбрани: много ярка светлина включително сини дължини на вълните сутрин и по-слабо осветление без сини дължини на вълните вечер. Дизайнерите се вдъхновяват директно от природата, когато решават какви видове светлина биха били най-полезни. Лампата, която разработиха, има три различни лица, които излъчват светлина с различни дължини на вълните и интензитет, за да имитират промените в качеството на светлината, наблюдавани през целия ден на Земята.

Това означава, че има потенциал да промените усещането на една стая. „Светлината е най-достъпният начин за промяна на външния вид на цяла стая“, каза Аристотелис. „Получавате много печалба за парите по отношение на смяната на светлината.“

Осветлението обаче има потенциала да направи много повече от просто да озарява и намалява, за да сигнализира за събуждане и сън. Трудно е да си представим, но едно от големите психологически предизвикателства, с които астронавтите трябва да се сблъскат, е скуката. Монотонността на околната среда е безмилостна, като фактори като наличната храна, температурата, осветлението и качеството на въздуха остават постоянни седмици и месеци. Обичайно е астронавтите да бъдат развълнувани и развълнувани да бъдат в космоса през първите няколко седмици или месеци от мисията си, но скоро еднаквостта на всеки ден започва да се изчерпва.

Повечето от тези неща не могат да бъдат променени от съображения за безопасност, но осветлението може. И осветлението в помещенията на екипажа, където ще бъде експериментът, трябва да е практично и функционално но също така има повече място за регулиране за естетика, отколкото би имало в други части на станция.

Така че системата за циркадно осветление не симулира абсолютно същия цикъл на изгрев – слънчево греене – залез всеки ден. Някои сутрини ще видите по-слаб, по-приглушен набор от цветове, докато други сутрини ще видите пламтящи, красиви нюанси. Тази променливост всъщност е по-привлекателна, отколкото един и същи модел да се повтаря всеки ден, дори ако някои дни са по-приятни от други.

„Това, от което наистина се нуждаете, за да нарушите монотонността, не е непременно добра стимулация или удобна стимулация, това е просто стимулация“, каза Аристотелис. „Ако температурата е била умерена в продължение на 100 дни, сигурен съм, че един студен ден би бил доста приятен.“

Малка намеса, голям ефект

Целта е лампата, която ще бъде инсталирана в помещенията на екипажа на Могенсен, да му помогне както да спи по-добре през нощта, така и да се събужда с повече енергия. Наред с теста на МКС ще бъде извършен експеримент на Земята, за да се тества и ефикасността на системата.

Ако резултатите са обещаващи, този подход може да помогне за подобряване на ежедневния живот на астронавтите само с минимални разходи. Разбира се, би било хубаво да имате повече място и уединение, но това не е практически постижимо, без да харчите огромни суми за разширяване на станцията. Но инсталирането на светлини се извършва сравнително лесно.

„Възвръщаемостта на инвестициите по отношение на благосъстоянието е много висока“, каза Аристотелис. „Особено защото сънят е толкова прекрасен механизъм на човешкото тяло.“

Могат да бъдат направени и корекции, за да се позволи на астронавтите да имат свободно време вечер за задачи като обаждане на семейството или приятели или работа по лични проекти, продължителността на симулирания залез е удължен. Докато залезът на Земята обикновено продължава около 20 минути, на МКС системата за осветление ще удължи този период, ако е необходимо, преди астронавтът да си легне.

Има и бъдещи идеи, които да направят системата още по-динамична. В момента лампата преминава през различни предварително зададени модели, за да даде някои ежедневни вариации. Но бъдещите системи могат да бъдат проектирани да реагират на условията на околната среда, като например промяна на условията на осветление, когато количеството радиация извън станцията е високо. Чрез интегриране на осветление заедно с други сензорни модалности като звук и миризма може да се създаде по-динамична среда, която всъщност информира астронавтите за ситуацията около тях.

„Представете си, че има високоговорители, които карат да звучи ветровито, ако има много радиация, ударяща върху местообитанието. Тогава бихте използвали едно от интуитивните си сетива, за да разберете, че има нещо, от което трябва да се защитите“, каза Аристотелис. „Това е мястото, където бихме искали да отидем, така че светлината не е случайна, тя всъщност се информира от околната среда.“

Осветление на космическата станция и извън нея

Проектирането за благосъстоянието на астронавтите е важно за МКС, но ще бъде още по-важно за дългосрочни космически мисии извън земната орбита. С планове скоро да изпрати астронавти на НАСА за многомесечни мисии на луните и по-дългосрочни визии за изследване и дори установяване на други планети ще трябва да намерим начини да пресъздадем подобни на Земята условия, така че изследователите да се чувстват удобно и да се представят на своите най-доброто.

Това означава, че дизайнът на пространството не може да вземе предвид само практическите нужди от храна и вода, но ще трябва да вземе предвид и човешките нужди от разнообразие, комфорт и интерес. Много от нещата, от които се нуждаем, за да изследваме звездите, са същите неща, които приемаме за даденост в нашата домашна среда.

„Обичам това в проектирането за хора в космоса“, каза Аристотелис. „Човекът е същият човек на Земята, както и в космоса. Имаме нужда от същото количество стимули.“

Препоръки на редакторите

• Гледайте как новият слънчев масив на НАСА се разгръща на космическата станция
• Космически кораб Dragon на SpaceX превозва много пресни плодове към МКС
• Космическата станция отново е препълнена
• Четирима астронавти от космическа станция току-що взеха Crew Dragon „за завъртане“
• Как да гледате как космическият кораб на SpaceX предприема много кратко пътуване в събота