Könnte der Schlüssel zum Leben im Weltraum … ein gutes Beleuchtungssystem sein?

Da die meisten von uns so viel Zeit damit verbringen, vor Bildschirmen zu sitzen, der Notwendigkeit, so viel in den Tag zu packen, und der Gestaltung der meisten Wohnungen, die über helles künstliches Licht verfügen, ist es keine leichte Aufgabe, sich an einen gesunden Schlafrhythmus zu gewöhnen. Aber wenn Sie denken, dass das auf der Erde schwierig ist, stellen Sie sich vor, wie viel schwieriger es ist, im Weltraum gut zu schlafen.

Die Astronauten auf der Internationalen Raumstation (ISS) müssen sich mit einer Routine auseinandersetzen, die völlig unabhängig vom Auf- und Untergang der Sonne ist, und außerdem mit einzigartigen Umweltherausforderungen wie geringer Schwerkraft und strenger Eingrenzung umgehen. Studien zeigen , dass Astronauten Schwierigkeiten haben, ausreichend guten Schlaf zu bekommen, was sowohl zu gesundheitlichen Problemen als auch zu einer verminderten Effizienz bei ihrer Arbeit führen kann.

Der Großteil der Arbeit zur Förderung der Gesundheit von Astronauten konzentriert sich auf körperliche Aktivitäten wie Bewegung, um Muskelschwund vorzubeugen, oder auf zeitliche Einschränkungen, z. B. darauf, sicherzustellen, dass sie von ihrem hohen Arbeitspensum eine Auszeit zum Entspannen haben. Lange Zeit wurde die Umgebung, in der die Astronauten lebten und arbeiteten, nach rein pragmatischen Gesichtspunkten gestaltet und ließ wenig Raum für Ästhetik. Aber jetzt beginnen wir darüber nachzudenken, wie Design Astronauten helfen kann, glücklicher und gesünder zu sein.

Es wäre unerschwinglich teuer, die Räume der ISS zu erweitern oder radikal zu verändern, aber eine Idee, Astronauten zu helfen, sich auszuruhen und besser zu arbeiten, ist scheinbar einfach: Ändern Sie einfach die Beleuchtung. Das ist das Ziel eines Experiments einer Gruppe dänischer Architekten, die ein neues Beleuchtungssystem zum Testen zur ISS schicken, in der Hoffnung, dass es den Schlaf und die Stimmung der Astronauten verbessern kann. Wir haben mit dem leitenden Architekten Sebastian Aristotelis von SAGA gesprochen, um mehr zu erfahren.

Die Rolle der Umwelt

Der zirkadiane Rhythmus des menschlichen Körpers wird in erster Linie durch die Lichtmenge bestimmt, der wir ausgesetzt sind, da unser Körper die Anwesenheit von hellem Licht als Signal zum Aufwachen und dessen Abwesenheit als Signal zum Einschlafen wahrnimmt. Aus diesem Grund raten Organisationen wie das CDC den Menschen, vor dem Schlafengehen den Blick auf Quellen mit hellem blauem Licht wie Telefonbildschirme zu vermeiden und kurz nach dem Aufwachen für etwas Licht zu sorgen, das uns den Start in den Tag erleichtert.

Dies hilft dabei, interne biologische Rhythmen festzulegen, die für alles von der Hormonproduktion bis zur Gehirnaktivität wichtig sind. Aber das Vorhandensein von künstlichem Licht bringt dieses System durcheinander, verändert den Tagesrhythmus und trägt zu Schlafproblemen bei .

Dies ist ein noch schlimmeres Problem für Astronauten, die bereits mit Schlafproblemen zu kämpfen haben und berichten, dass sie nur fünf bis sechs Stunden pro Nacht schlafen, weit weniger als die für Erwachsene empfohlenen acht bis zehn Stunden. Das derzeitige Beleuchtungssystem der Raumstation ermöglicht den Astronauten einige Anpassungen an ihre Bedürfnisse, es handelt sich jedoch im Wesentlichen um ein funktionales System, das darauf ausgelegt ist, ausreichend Licht für die Arbeit bereitzustellen, und nicht darauf ausgelegt ist, gesunde Schlafmuster zu fördern.

Das dänische Designunternehmen SAGA hat daran gearbeitet, sein Wissen über menschzentriertes Design mit Erfahrung im Design für Weltraummissionen zu kombinieren, um ein Beleuchtungssystem namens Circadian Light zu entwickeln, das diesen Sommer zur ISS geschickt wird, um dort vom dänischen Astronauten Andreas Mogensen getestet zu werden Später im Jahr kommt er für eine sechsmonatige Mission dorthin.

Das Problem der Monotonie

Die Prinzipien der Beleuchtungsgestaltung nach zirkadianen Rhythmen sind gut bekannt: viel helles Licht, einschließlich blauer Wellenlängen am Morgen, und gedämpftes Licht ohne blaue Wellenlängen am Abend. Bei der Entscheidung, welche Lichtarten am vorteilhaftesten wären, ließen sich die Designer direkt von der Natur inspirieren. Die von ihnen entwickelte Lampe verfügt über drei verschiedene Flächen, die Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen und Intensitäten aussenden, um die Veränderungen der Lichtqualität nachzuahmen, die im Laufe des Tages auf der Erde beobachtet werden.

Das bedeutet, dass es Potenzial gibt, die Atmosphäre eines Raumes zu verändern. „Licht ist die einfachste Möglichkeit, das Erscheinungsbild eines ganzen Raumes zu verändern“, sagte Aristotelis. „Beim Wechseln des Lichts bekommt man viel für sein Geld.“

Beleuchtung hat jedoch das Potenzial, weit mehr zu bewirken, als nur aufzuhellen und zu dimmen, um das Aufwachen und Schlafen zu signalisieren. Man kann es sich kaum vorstellen, aber eine der großen psychologischen Herausforderungen, denen sich Astronauten stellen müssen, ist Langeweile. Die Monotonie der Umgebung ist unerbittlich, da Faktoren wie die verfügbare Nahrung, die Temperatur, die Beleuchtung und die Luftqualität über Wochen und Monate hinweg konstant bleiben. Es ist üblich, dass Astronauten in den ersten Wochen oder Monaten ihrer Mission begeistert und aufgeregt sind, im Weltraum zu sein, aber bald beginnt sich die Gleichheit jedes Tages zu verschlechtern.

Die meisten dieser Dinge können aus Sicherheitsgründen nicht geändert werden, die Beleuchtung jedoch schon. Und die Beleuchtung in den Mannschaftsquartieren, in denen das Experiment stattfinden wird, muss zwar praktisch und funktional sein, aber es gibt auch mehr Raum für ästhetische Anpassungen als in anderen Teilen der Station.

Das zirkadiane Beleuchtungssystem simuliert also nicht jeden Tag genau den gleichen Sonnenaufgang-Sonnenschein-Sonnenuntergang-Zyklus. An manchen Morgen werden die Farben gedämpfter und gedämpfter sein, während an anderen Morgen leuchtende, wunderschöne Farbtöne zu sehen sind. Diese Variabilität ist tatsächlich ansprechender, als wenn sich jeden Tag das gleiche Muster wiederholt, auch wenn manche Tage angenehmer sind als andere.

„Was Sie wirklich brauchen, um die Monotonie zu durchbrechen, ist nicht unbedingt eine gute oder angenehme Stimulation, es ist nur Stimulation“, sagte Aristotelis. „Wenn es 100 Tage lang eine gemäßigte Temperatur hat, wäre ein kalter Tag sicher ganz schön.“

Kleiner Eingriff, große Wirkung

Ziel ist es, dass die Lampe, die in Mogensens Mannschaftsquartieren installiert wird, ihm hilft, nachts besser zu schlafen und mit mehr Energie aufzuwachen. Neben dem Test auf der ISS wird auch ein Experiment auf der Erde durchgeführt, um die Wirksamkeit des Systems zu testen.

Wenn die Ergebnisse vielversprechend sind, könnte dieser Ansatz dazu beitragen, den Alltag von Astronauten mit nur minimalen Kosten zu verbessern. Natürlich wäre es schön, mehr Platz und Privatsphäre zu haben, aber das ist praktisch nicht realisierbar, ohne große Summen in die Erweiterung der Station zu investieren. Aber die Installation von Leuchten ist relativ einfach.

„Der Return on Investment im Hinblick auf das Wohlbefinden ist sehr hoch“, sagte Aristotelis. „Vor allem, weil Schlaf ein so wunderbarer Mechanismus des menschlichen Körpers ist.“

Es können auch Anpassungen vorgenommen werden, um Astronauten abends freie Zeit für Aufgaben wie Anrufe bei Familie oder Freunden oder die Arbeit an persönlichen Projekten zu geben. Die Dauer des simulierten Sonnenuntergangs wird verlängert. Während ein Sonnenuntergang auf der Erde im Allgemeinen etwa 20 Minuten dauert, verlängert das Beleuchtungssystem auf der ISS diesen Zeitraum nach Bedarf, bevor der Astronaut zu Bett geht.

Auch für die Zukunft gibt es Ideen, das System noch dynamischer zu gestalten. Derzeit durchläuft die Lampe verschiedene voreingestellte Muster, um eine gewisse tägliche Abwechslung zu ermöglichen. Zukünftige Systeme könnten jedoch so konzipiert werden, dass sie auf Umgebungsbedingungen reagieren, beispielsweise auf eine Änderung der Lichtverhältnisse, wenn die Strahlungsmenge außerhalb der Station hoch ist. Durch die Integration von Beleuchtung und anderen Sinnesmodalitäten wie Geräuschen und Gerüchen könnte eine dynamischere Umgebung geschaffen werden, die Astronauten tatsächlich über die Situation um sie herum informiert.

„Stellen Sie sich vor, es gäbe Lautsprecher, die dafür sorgen würden, dass es windig klingt, wenn viel Strahlung auf den Lebensraum trifft. Dann würden Sie einen Ihrer intuitiven Sinne nutzen, um zu verstehen, dass es etwas gibt, vor dem Sie sich schützen müssen“, sagte Aristotelis. „Dahin möchten wir gehen, damit das Licht nicht zufällig ist, sondern tatsächlich von der Umgebung beeinflusst wird.“

Beleuchtung der Raumstation und darüber hinaus

Für die ISS ist es wichtig, Designs für das Wohlergehen der Astronauten zu entwerfen, aber noch wichtiger wird es für Langzeit-Weltraummissionen außerhalb der Erdumlaufbahn sein. Angesichts der Pläne, bald NASA-Astronauten für monatelange Missionen auf die Monde zu schicken und längerfristige Visionen zur Erkundung und sogar Ansiedlung anderer Planeten zu haben, müssen wir Wege finden, erdähnliche Bedingungen zu schaffen, damit sich Entdecker wohlfühlen und leistungsfähig sind von ihrer besten Seite.

Das bedeutet, dass die Raumgestaltung nicht nur die praktischen Bedürfnisse nach Nahrung und Wasser berücksichtigen kann, sondern auch die menschlichen Bedürfnisse nach Abwechslung, Komfort und Interesse berücksichtigen muss. Viele der Dinge, die wir brauchen, um die Sterne zu erkunden, sind die gleichen Dinge, die wir in unserer häuslichen Umgebung für selbstverständlich halten.

„Ich liebe das an der Gestaltung für Menschen im Weltraum“, sagte Aristotelis. „Der Mensch ist auf der Erde derselbe Mensch wie im Weltraum. Wir brauchen die gleiche Menge an Reizen.“