قم بالتسجيل في النشرة العلمية الخاصة بـ CNN’s Wonder Theory. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
يتكيف رواد الفضاء مع تحديات النوم في الفضاء لسنوات – والدروس المستفادة من النوم في حالة انعدام الجاذبية ستضمن ذلك يومًا ما ستكون أولى البعثات المأهولة إلى المريخ قد حصلت على قسط كافٍ من الراحة قبل استكشاف الكوكب الأحمر.
أمضت الأطقم الدورية ستة أشهر في المتوسط في العيش والعمل في محطة الفضاء الدولية لما يقرب من 23 عامًا ، وهم يعانون من مشاكل النوم ، تمامًا مثل الناس على الأرض. تتشابه بعض التحديات مع تلك التي يواجهها عمال المناوبة أو الأشخاص الذين لديهم ساعات عمل غير طبيعية ، لكن البعض الآخر فريد من نوعه بالنسبة لبيئة الفضاء.
ناسا
جوش كاسادا رائد فضاء ناسا في حشد في مساكن طاقمه في محطة الفضاء الدولية في 2 مارس.
على سبيل المثال ، لا داعي للقلق بشأن الابتعاد عن فراشهم بسبب انعدام الوزن. لا تقلق ، يستخدم رواد الفضاء قيودًا خاصة لمنعهم من الطفو عبر محطة الفضاء وهو نائم.
اثنان من أكبر التحديات التي يواجهها رواد الفضاء هما بيئة نومهم وإنشاء دورة نوم طبيعية.
قالت الدكتورة إيرين فلين إيفانز ، مديرة مختبر التعب في مركز أبحاث أميس التابع لناسا ، إن رواد الفضاء لديهم أماكن مظلمة وهادئة وخصوصية للطاقم في محطة الفضاء تساعد على النوم الجيد – لكن هذا لن يكون دائمًا هو الحال في مهمات الفضاء الأخرى. في ماونتن فيو ، كاليفورنيا.
مثل سابقات أبولو التاريخيين ، فإن كبسولات Orion التي سيتم استخدامها في بعثات Artemis المستقبلية إلى القمر هي مركبات صغيرة ذات مساحة محدودة لأطقم العمل وأكياس النوم لفترات الراحة.
قال فلين إيفانز: “أعتقد أنه مثل التخييم”. “إذا كان الأمر لبضعة أيام ، فمن المحتمل ألا تكون صفقة كبيرة. ولكن كلما طالت مدة بقائك على اتصال وثيق بشخص ما ، زاد اضطراب ذلك الأمر.
بينما توفر محطة الفضاء مناظر رائعة للأرض ، فإن شروق الشمس الـ16 الذي يراه رائد الفضاء يومًا ما يمكن أن يتسبب في إحداث فوضى في إيقاع الساعة البيولوجية ، وهي ساعة الجسم الطبيعية للنوم والاستيقاظ.
على الأرض ، تحدث اضطرابات إيقاع الساعة البيولوجية لدى الأشخاص الذين يعملون في نوبات ليلية أو يعانون من اضطراب الرحلات الجوية الطويلة عند عبور مناطق زمنية.
قال فلين إيفانز: “الضوء هو ما يعيد ضبط إيقاعنا اليومي ويبقينا منظمين لهذه الدورة النهارية والليلية ، لكن في الفضاء لدينا العديد من التحديات”.
تدور المحطة الفضائية حول الأرض كل 90 دقيقة ، مما يخلق دورات متناوبة من الظلام والضوء. بدلاً من إجبار رواد الفضاء على التكيف مع مثل هذه الدورة الغريبة ، أضاف خبراء ناسا الإضاءة داخل المحطة الفضائية التي تحاكي ما يختبره الناس خلال يوم عادي على الأرض.
قالت: “علينا أن نحاول حجب الضوء من النوافذ في الليل ، وعلينا أن نحاول حقًا زيادة الضوء إلى أقصى حد سواء من خلال النوافذ أو من خلال الإضاءة الداخلية للتأكد من أن الطاقم يتلقى هذا التحفيز الزمني حتى يتمكنوا من قادرون على البقاء مستيقظين ونائمين في الوقت المناسب.
ناسا
رائد فضاء وكالة استكشاف الفضاء اليابانية السابق ، سويشي نوغوتشي ، موجود داخل محطة سكون في محطة الفضاء في أبريل 2021.
يبدأ اضطراب الرحلات الجوية الطويلة قبل وصول رواد الفضاء إلى المحطة الفضائية ، ويتم تغيير جداول نومهم لعدة أيام قبل الإقلاع اعتمادًا على الوقت من اليوم والمنطقة الزمنية التي سيطلقون منها. بمجرد وصولهم إلى المحطة الفضائية ، ينتقل كل رائد فضاء إلى توقيت غرينيتشوقال فلين إيفانز “حل وسط جيد بين جميع الدول المشاركة”.
في مختبر الإجراءات المضادة للإجهاد ، تعمل فلين إيفانز وزملاؤها على تطوير أدوات لمساعدة رواد الفضاء في التغلب على مشكلات النوم. تتضمن بعض الاستراتيجيات إدارة وقت تعرض رواد الفضاء للضوء الأزرق ، وطول موجة التوقيت الرئيسي للنظام اليومي ، ومتى يتم تقليل الضوء الأزرق لمساعدتهم على النوم.
كان لرواد الفضاء جداول زمنية منظمة ، لكن وصول بعثات إعادة الإمداد أو أطقم جديدة يقاطعهم أحيانًا. يعمل فلين إيفانز وباحثون آخرون على تطوير أساليب لتغيير النوم بأمان لرواد الفضاء ، مثل تحديد موعد القيلولة أو السهر لوقت لاحق لاستيعاب تغييرات الجدول الزمني.
تنطبق نفس النصائح التي تساعد رواد الفضاء على النوم أيضًا على الأرض ، بما في ذلك اتباع جدول منتظم مع الاستيقاظ والنوم في نفس الوقت قدر الإمكان والحد من التعرض للضوء الأزرق قبل النوم ، والذي ينبعث من تلفزيونات LED والهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة اللوحية.
على الرغم من أن العلماء لديهم بيانات النوم من سنوات من رحلات الفضاء ، إلا أنهم أجروا عمليات المحاكاة البعثات على الأرض تسمح بمزيد من التحكم.
قال فلين إيفانز: “نقوم بمهام فضائية وهمية في كل وقت”. “لدينا ما نسميه بيئة الفضاء التناظرية في مركز جونسون للفضاء تسمى تناظرية أبحاث الاستكشاف البشري أو HERA ، وهي في الأساس موطن صغير.”
بيل ستافورد / ناسا
سيعيش طاقم CHAPEA في موطن به أماكن معيشة فردية في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا في هيوستن.
يحاكي الموطن حجم قاعدة القمر أو مركبة فضائية صغيرة ويمكنه استيعاب أطقم مكونة من أربعة أفراد لفترات طويلة من الزمن. شارك فلين إيفانز في دراسة قام فيها أمضت الأطقم 45 يومًا في الموطن واقتصرت على خمس ساعات من النوم في ليالي الأسبوع وثماني ساعات في عطلات نهاية الأسبوع. تم اختبار المشاركين من أجل اليقظة والأداء.
أظهرت نتائج التجربة أنه إذا نام أفراد الطاقم خمس ساعات فقط في الليلة الواحدة ، فإنهم يحتاجون إلى المزيد من الفرص للتعويض عن النوم في الليالي اللاحقة لمنع الآثار السلبية للحرمان من النوم. الشرط الحالي هو أن يحصل أفراد الطاقم على 8 درجات مئوية ساعات من النوم كل ليلة في مهمة لمنع فقدان النوم على المدى الطويل والأخطاء التي يسببها التعب والمضاعفات الصحية ، وفقًا لوكالة ناسا.
في يونيو ، ستبدأ ناسا التجربة الأولى في موطن جديد للمريخ مطبوع ثلاثي الأبعاد في مركز جونسون للفضاء يسمى Crew Health and Performance Exploration Analog ، أو CHAPEA.
لمدة عام ، سيعيش طاقم مكون من أربعة أفراد ويعملون في مساحة تبلغ 1700 قدم مربع (158 مترًا مربعًا) لمحاكاة الحياة على المريخ. تطوير التجربة الأولى تتعلق بالتغذية ، لكن فلين إيفانز وزملائه الباحثين سيراقبون أيضًا جودة نوم الطاقم.
تسمح الموائل مثل HERA و CHAPEA للعلماء بمحاكاة المفاجآت التي قد تنشأ أثناء مهمة فعلية إلى القمر أو المريخ ، مثل الموارد المحدودة ، والمعدات الفاشلة ، ومشاكل الاتصال وغيرها من الضغوطات الموائل الصغيرة.
لقد ثبت أن مصدرًا غنيًا بشكل غير متوقع لبيانات النوم لدراسة الأرض العلماء والمهندسون الذين يعملون في مهمات المريخ مثل المركبة المتجولة المثابرة.
اليوم على المريخ أطول بحوالي 39 دقيقة من اليوم على الأرض ، لكن هذا يكفي فقط لأعضاء التحكم في مهمة المريخ للتكيف. جداولهم باستمرار للبقاء على جدول المثابرة.
قال فلين إيفانز: “إذا كنت تغير 39 دقيقة في اليوم ، فهذا يعني أنك ستنام بعد 39 دقيقة كل يوم”. لا يبدو الأمر سيئًا للغاية في ليلة واحدة. لكن بعد خمسة أيام ، يبدو الأمر كما لو كنت قد عبرت ست مناطق زمنية. إنه ضغوط حقيقية للجسم.
لا يزال هناك العديد من الأشياء المجهولة حول “طقس المريخ” ، مثل كيفية تأثير اضطراب الرحلات الجوية الطويلة على عملية التمثيل الغذائي في جسم الإنسان.
يعد فهم كيفية تكيف الناس على الأرض للعيش في زمن المريخ إحدى الطرق للاستعداد للمهام المستقبلية إلى الكوكب الأحمر. فلين إيفانز وفريق العمل عن كثب مع أولئك الذين يخططون لبعثات Artemis القمرية لتحسين جداول رواد الفضاء وضمان الإضاءة الكافية وتقليل الضوضاء داخل Orion عندما يحتاجون إلى النوم.
يريد الباحثون أيضًا دراسة مقدار الكافيين الذي يحتاجه رواد الفضاء للبقاء في حالة تأهب لضمان عدم نفاد القهوة من الطاقم في مركبة فضائية ذات سعة تخزين محدودة.
قال فلين إيفانز: “النوم مرتبط ارتباطًا وثيقًا بالأداء واليقظة والتواصل بين الأشخاص والعلاقات ، لذلك نريد التأكد من أن أطقم العمل جاهزة للنجاح والحصول على النوم الذي يحتاجونه.”