Die Herausforderung der orbitalen Sonnenauf- und -untergänge
Die Internationale Raumstation (ISS) umkreist die Erde alle 92 Minuten. Dies führt dazu, dass die Besatzung täglich etwa 16 Sonnenauf- und -untergänge erlebt. Für den menschlichen Körper wäre es unmöglich, sich an diesen Rhythmus anzupassen. Daher ignoriert die ISS die orbitalen Lichtverhältnisse und orientiert sich stattdessen an der Greenwich Mean Time (GMT), auch bekannt als Coordinated Universal Time (UTC). Die Fenster der Station werden abgedunkelt, um einen konstanten Tag-Nacht-Rhythmus zu simulieren.
Obwohl die Fenster oft geschlossen sind, nutzen Astronauten die Cupola, um gezielt Städte bei Nacht oder den orbitalen Sonnenaufgang zu beobachten. Die Lichtverhältnisse im Orbit sind real, aber ihr Timing ist für den menschlichen Biorhythmus nutzlos. Würde ein Astronaut jeden Sonnenaufgang als Morgen interpretieren, würde das Frühstück vor der Verdauung der letzten Mahlzeit serviert werden.
Die Lösung: Künstliches Licht und einheitliche Zeitmessung
Die ISS verwendet eine einheitliche Zeitmessung, die auf UTC basiert. Dies ermöglicht eine effiziente Koordination zwischen den internationalen Besatzungsmitgliedern und den Kontrollzentren weltweit. UTC definiert den Zeitpunkt für Planungskonferenzen und andere Aktivitäten, aber es löst nicht das Problem der biologischen Anpassung.
Das menschliche circadiane System wird durch Umweltreize wie die Helligkeit und das Farbspektrum des Lichts beeinflusst. Licht mit einem hohen Blauanteil kann Melatonin unterdrücken und die Wachheit fördern. Wärmeres, dimmeres Licht hat einen schwächeren Effekt. Die ISS hat daher ihre Beleuchtungssysteme angepasst, um den Tagesrhythmus der Besatzung zu unterstützen.
Früher wurde die Station hauptsächlich mit fluoreszierenden General Luminaire Assemblies beleuchtet. Diese sorgten für Sichtbarkeit, aber nicht für eine gezielte Beeinflussung des Biorhythmus. NASA hat diese Leuchten durch Solid State Lighting Assemblies ersetzt, die drei Betriebsmodi bieten: Allgemeines Licht bei 4500 Kelvin, wärmeres Licht vor dem Schlaf bei 2700 Kelvin und ein kühleres Spektrum bei 6500 Kelvin zur Förderung der Wachheit. Diese Lichtsysteme ermöglichen es, Morgen, Arbeitstag und Abend durch unterschiedliche elektrische Lichtarten auszudrücken.
Die NASA hat spezifische Richtlinien für die Ermüdungsbewältigung der Besatzung entwickelt. Diese umfassen Standardintensitäten für jede Lichtart, Empfehlungen für die Verwendung verschiedener Spektren und die Berücksichtigung persönlicher Geräte als weitere Lichtquellen. Augenbinden, blaulichtblockierende Brillen, Ohrstöpsel und die Dunkelheit der privaten Quartiere sind Teil dieses Systems.
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) testet derzeit eine weitere Verfeinerung mit ihrem Circadian Light Experiment. Dabei wird eine Lampe in der Kabine eines Astronauten verwendet, die sich im Laufe des Tages entsprechend des Schlafplans verändert. Das Spektrum kann sich allmählich und von Tag zu Tag ändern, anstatt zwischen festen Lichtarten zu wechseln.
- Quelle: Bericht über Raumfahrtoperationen und Schlafforschung
- Quelle: NASA-Dokumentation zur Beleuchtungssysteme der ISS
- Quelle: ESA-Informationen zum Circadian Light Experiment