睡眠は火星ミッションで宇宙飛行士が直面する課題の1つになる

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宇宙飛行士は何年もの間、宇宙で眠るという課題に適応してきました。そして、無重力状態での睡眠から学んだ教訓は、いつか確実に宇宙での睡眠を実現するでしょう。 火星への最初の有人ミッションは、赤い惑星を探索する前に十分な休息を取ったでしょう。

ローテーションの乗組員は、約 23 年間、国際宇宙ステーションで平均 6 か月の生活と作業を行っており、地球上の人々と同じくらい多くの睡眠の問題を抱えています。 課題の中には、交替制勤務者や異常なスケジュールを持つ人々が直面する課題と似たものもありますが、宇宙環境に特有のものもあります。

たとえば、ほとんどの人は、無重力のためにベッドから浮いてしまうことを心配する必要はありません。 心配しないでください – 宇宙飛行士は浮かないように特別な拘束具を使用しています 寝ている間に宇宙ステーションを通過します。

宇宙飛行士が直面する 2 つの最大の課題は、睡眠環境と自然な睡眠サイクルの確立です。

宇宙ステーションでは、宇宙飛行士には暗くて静かなプライベート空間があり、熟睡できるようになっていますが、他の宇宙ミッションでは必ずしもそうとは限りません、と抗疲労局のディレクター、エリン・フリン・エバンス博士は語ります。 NASAエイムズ研究所の測定研究所。 マウンテンビューのセンター、 カリフォルニア。

歴史的なアポロの前任者と同様に、将来のアルテミスの月へのミッションで使用されるオリオン カプセルは、乗組員と休憩用の寝袋のためのスペースが限られた小型の乗り物です。

「キャンプのようなものだと思っています」とフリン・エバンスは語った。 「それが数日だけなら、おそらく大したことはないでしょう。しかし、誰かと一緒に長くいるほど、それはより混乱するでしょう。」

宇宙ステーションからは地球の素晴らしい景色が望めますが、宇宙飛行士が毎日見る 16 回の日の出は、睡眠と覚醒のための体内の自然時計である概日リズムに大混乱を引き起こす可能性があります。

地球上では、夜勤をしたり、タイムゾーンをまたいで旅行する際に時差ぼけを経験したりする人々の概日リズムに乱れが生じます。

「光は私たちの概日リズムをリセットし、昼夜のサイクルを整えてくれますが、宇宙では多くの課題に直面します」とフリン・エバンス氏は言う。

宇宙ステーションは 90 分ごとに地球の周りを周回し、明暗のサイクルを交互に生み出します。 NASAの専門家は、宇宙飛行士にそのような奇妙なサイクルへの適応を強制する代わりに、人々が地球上で通常の日に体験するものを模倣する照明を宇宙ステーションの内部に追加した。

彼女は、「夜間は窓からの光を遮断するように努める必要があり、乗組員が同時に刺激を受けられるように、窓と室内照明の両方からの光を最大限に活用するよう努めなければなりません」と語った。適切な時間に起きたり眠ったりすることができます。」

時差ぼけは宇宙飛行士が宇宙ステーションに到着する前に始まり、宇宙飛行士の睡眠スケジュールは、打ち上げられる時刻とタイムゾーンに基づいて打ち上げ前の数日間変更されます。 宇宙ステーションに到着すると、宇宙飛行士はそれぞれ宇宙船に変身します。 GMTフリン・エバンス氏は「関係国すべての間の素晴らしい妥協だ」と語った。

Anti-Stress Actions Lab では、フリン・エバンスとその同僚が、宇宙飛行士が睡眠の問題を克服できるように支援するツールを開発しました。 いくつかの戦略には、宇宙飛行士がいつブルーライトにさらされるか、概日システムのベースライン同期波長、および宇宙飛行士の睡眠を助けるためにブルーライトをいつ減らすかを管理することが含まれます。

宇宙飛行士たちは体系化されたスケジュールを立てていましたが、補給ミッションや新しい乗組員の到着によってスケジュールが中断されることもありました。 フリン・エバンスと他の研究者は、昼寝をする時間をスケジュールしたり、スケジュールの変更に追いつくために起きていたりするなど、宇宙飛行士が安全に睡眠を変更する方法を開発した。

宇宙飛行士の睡眠を助ける同じヒントが地球にも当てはまります。規則的なスケジュールを守り、できるだけ同時に起床し就寝すること、就寝前のブルーライトへの曝露を制限することなどが挙げられます。錠剤。

科学者たちは長年の宇宙飛行から得た睡眠データを持っていますが、それはシミュレーションを行うだけの問題です 地球上のミッションでは、より詳細な制御が可能になります。

「私たちは常に模擬宇宙ミッションを行っています」とフリン・エバンス氏は語った。 「ジョンソン宇宙センターには、人類探査研究アナログまたはHERAと呼ばれるアナログ宇宙環境があり、これは基本的にはミニ生息地です。」

この生息地は月面基地や小型宇宙船のサイズを模倣しており、最大 4 人の乗組員を長期間収容することができます。 フリン・エヴァンスは、彼が行った研究に参加しました。 乗組員は生息地で45日間を過ごし、睡眠時間は平日は5時間、週末は8時間に制限された。 参加者は注意力とパフォーマンスのテストを受けました。

実験の結果、乗組員が一晩5時間しか眠れなかった場合、睡眠不足による悪影響を防ぐためには、その後の夜に睡眠を取り戻す機会を増やす必要があることがわかりました。 現在、乗組員は摂氏 8 度を維持することが求められています。 NASAによると、毎晩何時間も睡眠をとることで、疲労や健康上の合併症によって引き起こされる長期的な睡眠不足やミスを避けることができます。

NASAは6月に、ジョンソン宇宙センターにある新しい3Dプリント火星生息地で「Crew Health and Performance Exploration Analog」（CHAPEA）と呼ばれる最初の実験を開始する。

1 年間にわたり、4 人の乗組員が火星での生活をシミュレートする 1,700 平方フィート (158 平方メートル) の空間内で生活し、作業します。 焦点 最初の実験は餌を与えることだが、フリン・エバンスとその仲間の研究者らは乗組員がどれだけよく眠っているかも観察する予定だ。

HERA や CHAPEA のような生息地を使用すると、科学者は、限られた資源、故障した機器、接続の問題、小さな生息地からのその他のストレス要因など、月や火星への実際のミッションで発生する可能性のある予期せぬ事態をシミュレートできます。

予想外に豊富な睡眠データ源が地球の研究にあることが判明 火星探査機などの火星ミッションに取り組む科学者やエンジニア。

火星の 1 日は地球の 1 日よりも約 39 分長いですが、火星管制のメンバーにとっては十分な時間です。 彼らのスケジュールは常に予定通りに進み、耐え忍ぶことが求められます。

「1日39分交代するということは、毎日39分遅く寝ることになる」とフリン・エバンス氏は語った。 「一晩ではそこまでひどくは感じません。でも、5日も経つと、6つのタイムゾーンをまたいだような気分になります。体に大きなストレスがかかります。」

時間のずれが人体の代謝にどのような影響を与えるのかなど、「火星の時間」についてはまだ不明な点が多い。

地球上の人々が火星時代の生活にどのように適応したかを理解することは、将来の火星へのミッションに備える 1 つの方法です。 フリン・エヴァンスと彼女のチームは取り組んでいます 彼は、アルテミスの月面ミッションを計画している人々と緊密に連携して、宇宙飛行士のスケジュールを最適化し、睡眠が必要なときにオリオン内部の照明が適切で騒音が軽減されるようにしています。

研究者らはまた、貯蔵容量が限られている宇宙船内で乗組員のコーヒーが不足しないように、宇宙飛行士が覚醒するために必要なカフェインの量も研究したいと考えている。

フリン・エバンス氏は、「睡眠はパフォーマンス、注意力、対人コミュニケーション、人間関係と密接に関係している。そのため、乗組員が成功に向けて準備を整え、必要な睡眠を取れるようにしたい」と語った。