Чи може бути ключем до життя в космосі... хороша система освітлення?

Між кількістю часу, який більшість із нас проводить, дивлячись на екрани, потребою зібрати так багато за день і дизайн більшості будинків, що забезпечує яскраве штучне освітлення, нелегка робота заспокоїтися рутина. Але якщо ви думаєте, що це важко зробити на Землі, уявіть, наскільки важче добре виспатися в космосі.

Астронавтам на Міжнародній космічній станції (МКС) доводиться мати справу з рутиною, повністю відірваною від схід і захід сонця, а також вирішення унікальних проблем навколишнього середовища, таких як низька гравітація та строгий ув'язнення. Дослідження показують що космонавтам важко висипатися, що може призвести як до проблем зі здоров’ям, так і до зниження ефективності в роботі.

Більшість роботи, зробленої для зміцнення здоров’я астронавтів, зосереджена на фізичних навантаженнях, таких як вправи для профілактики виснаження м’язів або обмеження в розкладі, як-от переконатися, що вони мають відпочинок від напруженої роботи розслабитися. Довгий час середовище, в якому жили і працювали астронавти, проектувалося з суто прагматичних міркувань і мало місця для естетики. Але зараз ми починаємо думати про те, як дизайн може допомогти астронавтам бути щасливішими та здоровішими.

Розширити або радикально змінити простір МКС було б надзвичайно дорого, але одна ідея, яка допоможе астронавтам краще відпочивати та працювати, здається простою: просто змініть освітлення. Це мета експерименту групи датських архітекторів, які відправляють нову систему освітлення на МКС для тестування, сподіваючись, що вона зможе покращити сон і настрій астронавтів. Щоб дізнатися більше, ми поговорили з провідним архітектором SAGA Себастьяном Арістотелісом.

Роль середовища

Циркадний ритм людського тіла в основному визначається кількістю світла, якому ми піддаємося, оскільки наше тіло сприймає наявність яскравого світла як сигнал до пробудження, а його відсутність – як сигнал до сну. Ось чому такі організації, як CDC радимо людям уникати перед сном дивитися на джерела яскравого блакитного світла, як-от екрани телефонів, і обов’язково отримати світло відразу після пробудження, щоб допомогти нам почати день.

Це допомагає встановити внутрішні біологічні ритми, які важливі для всього, від виробництва гормонів до діяльності мозку. Але наявність штучного освітлення змінює цю систему, змінюючи циркадні ритми та сприяючи проблемам зі сном.

Це ще гірша проблема для астронавтів, які вже мають проблеми зі сном і повідомляють, що сплять лише п'ять-шість годин за ніч, набагато менше, ніж вісім-десять годин, рекомендованих для дорослих. Поточна система освітлення на космічній станції дозволяє космонавтам вносити певні зміни відповідно до своїх потреб, але вона дуже багато в чому функціональна система, розроблена для забезпечення достатнього освітлення для роботи, а не для сприяння здоровому сну візерунки.

Датська дизайнерська фірма SAGA працює над поєднанням своїх знань про дизайн, орієнтований на людину, з досвідом дизайн для космічних місій створити систему освітлення під назвою Circadian Light, яка буде відправлена ​​на МКС цього літа випробуваний датським астронавтом Андреасом Могенсеном, коли він прибув туди для шестимісячної місії пізніше в рік.

Проблема монотонності

Принципи проектування освітлення відповідно до циркадних ритмів добре зрозумілі: багато яскравого світла включно з синіми довжинами хвиль вранці та більш тьмяним освітленням без синіх хвиль увечері. Вирішуючи, які типи світла будуть найбільш корисними, дизайнери надихалися безпосередньо природою. Розроблена ними лампа має три різні грані, які випромінюють світло з різною довжиною хвилі та інтенсивністю, щоб імітувати зміни якості світла, які спостерігаються протягом дня на Землі.

Це означає, що є потенціал змінити відчуття кімнати. «Світло — найдоступніший спосіб змінити зовнішній вигляд цілої кімнати», — сказав Арістотель. «Ви отримуєте багато грошей за долар з точки зору зміни світла».

Однак освітлення може зробити набагато більше, ніж просто зробити яскравішим і затемненим, щоб сигналізувати про пробудження та сон. Важко уявити, але одним із великих психологічних викликів, з якими доводиться стикатися астронавтам, є нудьга. Монотонність навколишнього середовища невблаганна, такі фактори, як доступна їжа, температура, освітлення та якість повітря, залишаються незмінними протягом тижнів і місяців. Перші кілька тижнів або місяців своєї місії астронавти відчувають захоплення та захоплення від перебування в космосі, але невдовзі починає відчуватися однаковий характер кожного дня.

Більшість із цих речей не можна змінити з міркувань безпеки, але освітлення можна. І освітлення в приміщеннях екіпажу, де буде проходити експеримент, має бути практичним і функціональним але також є більше місця для естетики, ніж в інших частинах станція.

Таким чином, система Circadian Lighting не імітує точно той самий цикл схід сонця – сонце – захід щодня. Деякі ранки побачать тьмяніший, більш приглушений набір кольорів, тоді як інші побачать яскраві, красиві відтінки. Ця мінливість насправді більш приваблива, ніж одна і та ж картина, що повторюється щодня, навіть якщо деякі дні є більш приємними, ніж інші.

«Те, що вам справді потрібно, щоб порушити монотонність, — це не обов’язково хороша або комфортна стимуляція, це просто стимуляція», — сказав Арістотель. «Якщо протягом 100 днів була помірна температура, я впевнений, що холодний день був би дуже приємним».

Маленьке втручання, великий вплив

Мета полягає в тому, щоб лампа, яка буде встановлена ​​в кімнаті екіпажу Могенсена, допомагала йому як краще спати вночі, так і прокидатися з більшою енергією. Окрім випробувань на МКС, на Землі також буде проведено експеримент, щоб перевірити ефективність системи.

Якщо результати будуть багатообіцяючими, цей підхід може допомогти покращити повсякденне життя астронавтів лише з мінімальними витратами. Звичайно, мати більше місця та приватності було б добре, але це практично неможливо досягти, не витрачаючи величезні суми на розширення станції. Але встановити світильники відносно легко.

«Прибуток від інвестицій з точки зору добробуту дуже високий», — сказав Арістотель. «Тим більше, що сон — це такий чудовий механізм людського організму».

Також можна внести корективи, щоб дозволити астронавтам мати вільний час увечері для таких завдань, як тривалість імітації заходу сонця становить розширений. У той час як захід сонця на Землі зазвичай триває близько 20 хвилин, на МКС система освітлення подовжує цей період за потреби, перш ніж астронавт ляже спати.

У майбутньому також є ідеї, щоб зробити систему ще більш динамічною. Наразі лампа перемикається між різними попередньо встановленими візерунками, щоб створити певну щоденну варіацію. Але майбутні системи можуть бути розроблені таким чином, щоб реагувати на умови навколишнього середовища, такі як зміна умов освітлення, коли кількість радіації за межами станції висока. Інтегруючи освітлення разом з іншими сенсорними модальностями, такими як звук і запах, можна створити більш динамічне середовище, яке фактично інформує астронавтів про ситуацію навколо них.

«Уявіть собі, що були динаміки, які створювали звук вітру, якщо на середовище існування потрапляло багато радіації. Тоді ви використовували б одне зі своїх інтуїтивних почуттів, щоб зрозуміти, що є щось, від чого вам потрібно захиститися», — сказав Арістотель. «Саме туди ми хотіли б потрапити, тому світло не є випадковим, воно насправді залежить від середовища».

Освітлення космічної станції та не тільки

Проектування для благополуччя астронавтів є важливим для МКС, але це буде ще важливіше для довготривалих космічних місій за межами орбіти Землі. З планами незабаром відправити астронавтів НАСА для багатомісячних місій на Місяцях і довгострокових візій для дослідження та навіть поселення на інших планетах нам потрібно буде знайти способи відтворити земні умови, щоб дослідникам було комфортно та продуктивно найкращий.

Це означає, що проектування простору може враховувати не лише практичні потреби в їжі та воді, а й людські потреби в різноманітності, комфорті та інтересі. Багато речей, які нам потрібні для дослідження зірок, є тими самими речами, які ми сприймаємо як належне в нашому домашньому середовищі.

«Мені подобається дизайн для людей у ​​космосі», — сказав Арістотель. «Людина така ж людина на Землі, як і в космосі. Нам потрібна однакова кількість стимулів».

Рекомендації редакції

• Дивіться, як нова сонячна батарея NASA розгортається на космічній станції
• Космічний корабель SpaceX Dragon везе на МКС багато свіжих фруктів
• Космічна станція знову переповнена
• Чотири астронавти космічної станції щойно взяли Crew Dragon «на оберт»
• Як спостерігати, як космічний корабель SpaceX здійснить дуже коротку подорож у суботу