Kan nøglen til at leve i rummet være... et godt lyssystem?

Mellem den tid, de fleste af os bruger på at se på skærme, behovet for at pakke så meget ind i en dag, og design af de fleste boliger, der giver skarpt kunstigt lys, er det ikke nogen let opgave at falde til i en sund søvn rutine. Men hvis du synes, det er svært at gøre det på Jorden, så forestil dig, hvor meget sværere det er at få en god nats søvn i rummet.

Astronauterne på den internationale rumstation (ISS) skal håndtere en rutine, der er fuldstændig afbrudt fra solopgang og solnedgang, samt håndtering af unikke miljømæssige udfordringer som lav tyngdekraft og streng indespærring. Det viser undersøgelser at astronauter kæmper for at få nok søvn af god kvalitet, hvilket kan føre til både helbredsproblemer og nedsat effektivitet i deres arbejde.

Det meste af arbejdet for at fremme astronauternes sundhed er fokuseret på fysiske aktiviteter som træning for at forebygge muskelsvind eller planlægningsmæssige begrænsninger som at sikre, at de har fri fra deres travle arbejdsbyrde til slap af. I lang tid var det miljø, som astronauterne boede og arbejdede i, designet med rent pragmatiske overvejelser for øje, med lidt plads til æstetik. Men nu begynder vi at tænke på, hvordan design kan hjælpe astronauter til at blive gladere og sundere.

Det ville være uoverkommeligt dyrt at udvide eller radikalt ændre ISS' rum, men en idé til at hjælpe astronauter med at hvile og arbejde bedre er en tilsyneladende simpel en: Bare skift belysningen. Det er målet med et eksperiment udført af en gruppe danske arkitekter, der sender et nyt lyssystem til ISS til afprøvning, med håbet om, at det kan forbedre astronauternes søvn og humør. Vi talte med ledende arkitekt Sebastian Aristotelis fra SAGA for at lære mere.

Miljøets rolle

Den menneskelige krops døgnrytme er primært bestemt af mængden af ​​lys, vi udsættes for, da vores kroppe tager tilstedeværelsen af ​​skarpt lys som et signal om at vågne og dets fravær som et signal om at sove. Det er derfor, organisationer som CDC råde folk til at undgå at se på kilder til skarpt blåt lys som telefonskærme før sengetid og at sørge for at få lidt lys kort efter at være vågnet for at hjælpe os med at starte dagen.

Dette er med til at sætte indre biologiske rytmer, som er vigtige for alt fra hormonproduktion til hjerneaktivitet. Men tilstedeværelsen af ​​kunstigt lys hæver dette system, ændrer døgnrytmer og bidrager til søvnproblemer.

Dette er et endnu værre problem for astronauter, som allerede skal håndtere søvnproblemer og har rapporteret, at de sover så lidt som fem eller seks timer nat, langt mindre end de otte til 10 timer, der anbefales til voksne. Det nuværende belysningssystem på rumstationen tillader nogle justeringer af astronauterne baseret på deres behov, men det er meget meget et funktionelt system designet til at give tilstrækkeligt lys til at arbejde i stedet for at være designet til at fremme sund søvn mønstre.

Det danske designfirma SAGA har arbejdet på at kombinere deres viden om menneskecentreret design med erfaring indenfor design til rummissioner at skabe et belysningssystem kaldet Circadian Light, som vil blive sendt til ISS til sommer testet af den danske astronaut Andreas Mogensen, da han ankommer der til en seks måneder lang mission senere i den år.

Problemet med monotoni

Principperne for at designe belysning omkring døgnrytmer er godt forstået: masser af skarpt lys inklusive blå bølgelængder om morgenen og svagere belysning uden blå bølgelængder om aftenen. Designerne hentede deres inspiration direkte fra naturen, da de besluttede, hvilke typer lys der ville være mest gavnlige. Lampen, de udviklede, har tre forskellige ansigter, som udsender lys ved forskellige bølgelængder og intensiteter for at efterligne ændringerne i lyskvaliteten set i løbet af dagen på Jorden.

Det betyder, at der er potentiale til at ændre følelsen af ​​et rum. "Lys er den mest tilgængelige måde at ændre udseendet af et helt rum på," sagde Aristotelis. "Du får meget for pengene i forhold til at ændre lyset."

Belysning har potentialet til at gøre langt mere end blot at lysne og dæmpe for at signalere, at du vågner og sover. Det er svært at forestille sig, men en af ​​de store psykologiske udfordringer, som astronauter skal stå over for, er kedsomhed. Ensformigheden i miljøet er ubarmhjertig, med faktorer som den tilgængelige mad, temperaturen, belysningen og luftkvaliteten, der forbliver konstant i uger og måneder ad gangen. Det er almindeligt, at astronauter er begejstrede og begejstrede for at være i rummet i de første par uger eller måneder af deres mission, men snart begynder den samme-y-hed for hver dag at blive slidt.

De fleste af disse ting kan ikke ændres af sikkerhedsmæssige årsager, men belysning kan være. Og belysningen i besætningskvarteret, hvor eksperimentet vil være, skal være praktisk og funktionel men der er også mere plads til, at den kan justeres for æstetik, end der ville være på andre dele af station.

Så Circadian Lighting-systemet simulerer ikke nøjagtig den samme solopgang – solskin – solnedgang hver dag. Nogle morgener vil se et svagere, mere dæmpet sæt farver, mens andre morgener vil se flammende, smukke nuancer. Denne variation er faktisk mere engagerende end at få det samme mønster gentaget hver dag, selvom nogle dage er mere behagelige end andre.

"Det, du virkelig har brug for for at bryde monotonien, er ikke nødvendigvis god stimulation eller behagelig stimulation, det er bare stimulation," sagde Aristotelis. "Hvis det har været en moderat temperatur i 100 dage, er jeg sikker på, at en kold dag faktisk ville være ret rar."

Lille indgreb, stor effekt

Målet er, at lampen, som skal installeres i Mogensens mandskabskvarter, skal hjælpe ham med både at sove bedre om natten og vågne op med mere energi. Sideløbende med testen på ISS vil der blive udført et eksperiment på Jorden for også at teste systemets effektivitet.

Hvis resultaterne er lovende, kan denne tilgang bidrage til at forbedre astronauternes daglige liv med kun minimale omkostninger. Selvfølgelig ville det være rart at have mere plads og privatliv, men det er praktisk talt ikke muligt uden at bruge enorme beløb på at udvide stationen. Men det er relativt nemt at installere lys.

"Afkastet af investeringen i form af velvære er meget højt," sagde Aristotelis. "Især fordi søvn er sådan en vidunderlig mekanisme i den menneskelige krop."

Der kan også foretages justeringer for at give astronauter mulighed for at have fri om aftenen til opgaver som f.eks ringe til familie eller venner eller arbejde på personlige projekter, varigheden af ​​den simulerede solnedgang er udvidet. Mens en solnedgang på Jorden generelt varer omkring 20 minutter, vil belysningssystemet på ISS forlænge denne periode efter behov, før astronauten går i seng.

Der er også fremtidige ideer til at gøre systemet endnu mere dynamisk. I øjeblikket cykler lampen gennem forskellige forudindstillede mønstre for at give en daglig variation. Men fremtidige systemer kunne designes til at reagere på miljøforhold, såsom at ændre lysforholdene, når mængden af ​​stråling uden for stationen er høj. Ved at integrere belysning sammen med andre sensoriske modaliteter som lyd og lugt, kan der skabes et mere dynamisk miljø, som faktisk informerer astronauter om situationen omkring dem.

»Forestil dig, at der var højttalere, der fik det til at lyde blæsende, hvis der var meget stråling, der ramte habitatet. Så ville du bruge en af ​​dine intuitive sanser til at forstå, at der var noget, du skulle beskytte dig mod, sagde Aristotelis. "Det er der, vi gerne vil hen, så lyset er ikke tilfældigt, det er faktisk informeret af omgivelserne."

Belysning af rumstationen og videre

Design til astronauters velbefindende er vigtigt for ISS, men det vil være endnu vigtigere for langvarige rummissioner uden for jordens kredsløb. Med planer om snart at sende NASA-astronauter til månedlange missioner på månerne og langsigtede visioner for at udforske og endda slå sig ned på andre planeter bliver vi nødt til at finde måder at genskabe jordlignende forhold, så opdagelsesrejsende kan være komfortable og præstere på deres bedst.

Det betyder, at rumdesign ikke kun kan tage højde for de praktiske behov for mad og vand, men også skal tage højde for de menneskelige behov for variation, komfort og interesse. Mange af de ting, vi skal bruge for at udforske stjernerne, er de samme ting, som vi tager for givet i vores hjemmemiljø.

"Jeg elsker det ved at designe til mennesker i rummet," sagde Aristotelis. "Mennesket er det samme menneske på Jorden, som det er i rummet. Vi har brug for den samme mængde stimuli."

Redaktørens anbefalinger

• Se NASAs nye solcelleanlæg udfolde sig på rumstationen
• Et SpaceX Dragon-rumskib bærer masser af frisk frugt til ISS
• Rumstationen bliver igen overfyldt
• Fire rumstationsastronauter tog lige Crew Dragon 'en tur'
• Sådan ser du SpaceX's rumfartøj tage en meget kort tur på lørdag