Сон в космосе - Sleep in space

Астронавт, спящий в условиях микрогравитации на орбите Земли - непрерывное свободное падение вокруг Земли, внутри герметичного модуля Harmony node Международной космической станции в 2007 году.

Сон в космосе - важная часть космической медицины и планирования миссий, влияющая на здоровье, возможности и моральный дух космонавтов.

Полеты человека в космос часто требуют от экипажей космонавтов длительных периодов без отдыха. Исследования показали, что недостаток сна может вызвать усталость, которая приводит к ошибкам при выполнении критических задач. Кроме того, люди, которые испытывают усталость, часто не могут определить степень своего поражения. Астронавты и наземные бригады часто страдают от недосыпания и нарушения циркадного ритма . Усталость из-за потери сна, смены режима сна и перегрузки на работе могут вызвать ошибки в работе, которые подвергают участников космического полета риску поставить под угрозу цели миссии, а также здоровье и безопасность тех, кто находится на борту.

Специалист миссии Маргарет Рея Седдон с завязанными глазами спит в модуле SLS-1 ( STS-40 ).

Обзор

Сон в космосе требует, чтобы космонавты спали в кабине экипажа, небольшой комнате размером с душевую кабину. Они лежат в спальном мешке, привязанном к стене. Астронавты сообщают, что им снятся кошмары и сны, а также они храпят во время сна в космосе.

Спальные места и помещения экипажа должны хорошо вентилироваться; в противном случае космонавты могут проснуться из-за недостатка кислорода и задыхаться, потому что вокруг их головы образовался пузырь из выдыхаемого ими углекислого газа . Клетки мозга чрезвычайно чувствительны к нехватке кислорода, и клетки мозга могут начать умирать менее чем через 5 минут после того, как их снабжение кислородом прекратится; в результате гипоксия мозга может быстро вызвать серьезное повреждение мозга или даже смерть. Снижение поступления кислорода в мозг может вызвать слабоумие и повреждение мозга, а также множество других симптомов.

В начале 21 века экипаж МКС спал в среднем около шести часов в день.

На земле

Хроническая потеря сна может влиять на работоспособность так же, как и полная потеря сна, и недавние исследования показали, что когнитивные нарушения после 17 часов бодрствования аналогичны нарушениям из-за повышенного уровня алкоголя в крови.

Было высказано предположение, что рабочая перегрузка и циркадная десинхронизация могут вызвать снижение производительности. Те, кто выполняет посменную работу, страдают от повышенной утомляемости, поскольку график их сна / бодрствования не синхронизируется с естественным дневным светом (см. Синдром сменной работы ). Они более склонны к автомобильным и промышленным авариям, а также к снижению качества работы и производительности труда.

Наземные экипажи НАСА также подвержены влиянию смены режима сна (смена сна), поддерживая критически важные операции Международной космической станции во время ночных смен.

В космосе

Бортинженер Николай Бударин использует компьютер в спящей станции служебного модуля "Звезда" на Международной космической станции (МКС).
Мужчина в синей рабочей одежде в маленькой каморке. На стенах вокруг него можно увидеть спальник, детские рисунки, технические инструкции и испачканный утеплитель. Небольшой иллюминатор в центре стены позади него показывает нос космического корабля «Атлантис» и темноту космоса.
Космонавт Юрий Усачев в своем спальном отсеке на Мире, прозванный Каюткой

Во время программы «Аполлон» было обнаружено, что адекватный сон в небольших объемах, доступных в командном модуле и лунном модуле, был наиболее легко достигнут, если (1) было минимальное нарушение предполетного циркадного ритма членов экипажа; (2) все члены экипажа космического корабля спали одновременно; (3) члены экипажа смогли снять костюмы перед сном; (4) графики работы были составлены и пересмотрены по мере необходимости, чтобы обеспечить спокойный (радиомолчание) 6-8-часовой период отдыха в течение каждых 24 часов; (5) в условиях невесомости были предусмотрены свободные ограничители, чтобы не дать членам экипажа дрейфовать; (6) на лунной поверхности был предусмотрен гамак или другая кровать; (7) было адекватное сочетание температуры в салоне и одежды для сна для комфорта; (8) экипаж мог приглушить свет приборов и либо закрыть глаза, либо исключить попадание солнечного света в кабину; и (9) оборудование, такое как насосы, было надлежащим образом заглушено.

В настоящее время руководство НАСА ограничивает количество часов, в течение которых астронавты должны выполнять задачи и мероприятия. Это известно как «Соответствие нормам службы». Текущее номинальное количество часов работы космических экипажей составляет 6,5 часов в день, а время работы в неделю не должно превышать 48 часов. НАСА определяет критическую перегрузку рабочей нагрузки для экипажа космического полета как 10-часовой рабочий день по 3 дня в неделю или более 60 часов в неделю ( NASA STD-3001, Vol. 1 ). Астронавты сообщают, что периоды интенсивной работы могут привести к умственному и физическому утомлению. Исследования, проведенные в медицинской и авиационной отраслях, показали, что повышенные и интенсивные рабочие нагрузки в сочетании с нарушением сна и утомляемостью могут привести к серьезным проблемам со здоровьем и ошибкам в работе.

Исследования показывают, что качество и количество сна астронавтов в космосе заметно ниже, чем на Земле. Использование препаратов, вызывающих сон, может указывать на плохой сон из-за нарушений. Исследование 1997 года показало, что структура сна, а также восстановительный компонент сна могут быть нарушены в космосе. Эти нарушения могут увеличить количество ошибок производительности.

Текущие данные космических полетов показывают, что на точность, время отклика и вспоминание задач влияет недосыпание, рабочая перегрузка, утомляемость и циркадная десинхронизация.

Факторы, способствующие потере сна и утомляемости

Наиболее распространенные факторы, которые могут повлиять на продолжительность и качество сна в космосе, включают:

  • шум
  • физический дискомфорт
  • пустоты
  • нарушения, вызванные другими членами экипажа
  • температура

В настоящее время проводится сбор доказательств для оценки воздействия этих индивидуальных, физиологических факторов и факторов окружающей среды на сон и утомляемость. Также оценивается влияние графиков работы и отдыха, условий окружающей среды, правил и требований полетов на сон, утомляемость и работоспособность.

Факторы, способствующие десинхронизации циркадных ритмов

Воздействие света является самым большим фактором десинхронизации циркадных ритмов на борту МКС. Поскольку МКС совершает оборот вокруг Земли каждые 1,5 часа, экипаж видит 16 восходов и закатов в день. Сдвиг сна (смещение сна) также является значительным внешним фактором, вызывающим десинхронизацию циркадных ритмов в текущих условиях космического полета.

Другие факторы, которые могут вызвать десинхронизацию циркадных ритмов в космосе:

  • сменная работа
  • увеличенное рабочее время
  • изменения графика
  • хлопковое переключение (переключение сна)
  • продолжительный свет лунного дня
  • Марсианский золь на Земле
  • Марсианский золь на Марсе
  • аномальные сигналы окружающей среды (например, неестественное освещение)

Недосыпание, генетика и космос

Как острая, так и хроническая частичная потеря сна часто возникают в космическом полете из-за производственных требований и по физиологическим причинам, которые еще не полностью изучены. Некоторые космонавты страдают больше, чем другие. Земные исследования продемонстрировали, что недосыпание представляет собой риск для работоспособности космонавтов и что существуют большие, надежные индивидуальные различия в величине когнитивных функций, утомляемости и сонливости, а также гомеостатической уязвимости сна к острому тотальному недосыпанию и хроническому ограничению сна. у здоровых взрослых. Стабильные, характерные (фенотипические) межиндивидуальные различия, наблюдаемые в ответ на потерю сна, указывают на лежащий в основе генетический компонент. Действительно, данные показывают, что общие генетические вариации ( полиморфизмы ), участвующие в регуляции сна-бодрствования, циркадных ритмах и когнитивной регуляции, могут служить маркерами для прогнозирования межиндивидуальных различий в гомеостатической и нейроповеденческой уязвимости сна к ограничению сна у здоровых взрослых. Выявление генетических предикторов дифференциальной уязвимости к ограничению сна поможет выявить астронавтов, больше всего нуждающихся в средствах защиты от усталости в космическом полете, и проинформировать медицинские стандарты для получения адекватного сна в космосе.

Информация о компьютерном моделировании

Биоматематические модели разрабатываются для демонстрации биологической динамики потребности во сне и суточного ритма. Эти модели могут предсказывать работу космонавта в отношении усталости и циркадной десинхронизации.

Смотрите также

Рекомендации

 В эту статью вошли материалы, являющиеся  общественным достоянием, из документа Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства : «Здоровье человека и риски при выполнении космических миссий» (PDF) . (НАСА SP-2009-3405)

Источники

дальнейшее чтение

Внешние ссылки