105일간의 화성 모의 인간 탐사 임무에서 야간 근무 중 경보, 성능 및 기분을 개선하기 위한 광 대책의 운영 평가 (Mars 105)

인간 탐험 임무의 성공은 승무원이 복잡한 기술 장비를 작동하는 동안 경계심을 갖고 높은 수준의 인지 기능을 유지하는 능력에 크게 좌우됩니다. 우주 비행 중 최적의 인간 건강, 성능 및 안전을 위해서는 충분한 수면과 수면 시간, 내분비 기능, 각성 및 성능을 조절하는 일주기 심박 조율기와 부과된 수면-각성 일정의 시간 사이의 동기화가 필요합니다.

105일 시뮬레이션 연구의 승무원은 6일 밤마다 1교대 근무를 해야 합니다. 이 일정은 특히 조명 조건이 승무원이 우주 비행 중에 경험하는 것과 유사할 때 수면 부족과 일주기 불일치를 초래할 수 있습니다. 외부 미션 컨트롤러는 24시간 교대 근무하며 수면 부족과 일주기 불일치를 초래합니다.

실험실 및 현장 연구에서 야간 근무와 장시간 교대 근무가 각성도, 성과 및 기분을 감소시킨다는 사실이 잘 기록되어 있습니다. 야간 교대 근무가 주의력, 성과 및 기분에 미치는 부정적인 영향 외에도 교대 근무는 심각한 장단기 건강 문제를 일으킵니다. 교대 근무자, 특히 정상적인 수면/각성 일정을 뒤바꾸는 야간 교대 근무자는 여러 가지 이유로 어려움을 겪습니다. 첫째, 그들의 내인성 일주기 리듬과 부과된 수면/작업 일정은 일반적으로 위상이 다릅니다. 이것은 시차 경험과 유사합니다. 그러나 환경 신호(예: 일출, 일몰, 식사 및 수면 시간)를 통해 여행자는 새로운 시간대에 빠르게 적응할 수 있지만 105일 시뮬레이션의 승무원은 하룻밤만 보낼 것이기 때문에 그렇게 할 수 없습니다. 5명 중 한 명이 일하고 있습니다. 따라서 야간 근무를 할 때 식사, 작업 및 수면 시간은 일주기 타이밍 시스템의 정상적인 동조 단계와 위상이 맞지 않습니다. 부적절한 24시간 주기의 식사 섭취는 신진대사 장애를 초래하며 교대 근무자들이 경험하는 위장 및 대사 문제의 근간이 될 수 있습니다. 둘째, 이러한 일주기 불일치는 수면에 대한 환경적 장애물(예: 소음, 빛, 다른 승무원)과 독립적으로 그리고 추가로 (주간) 수면 기간 동안 수면 효율성의 상당한 손실로 이어집니다. 셋째, 수면 부족과 함께 일주기 위상의 오정렬은 각각 밤 동안 주의력 저하 및 성능 저하를 초래할 것입니다. 이러한 부작용은 작업 첫날 밤에 특히 심각하기 때문에 Mars 105 미션의 승무원이 6일 밤마다 자정 근무를 하도록 계획하면 반복적으로 심각한 일주기 불일치 및 급성 수면 부족과 관련된 성능 장애에 노출될 것입니다.

조명 대책. 하버드 의과대학의 우리 그룹은 야간 교대 근무자의 일주기 불일치를 완화하고 각성도, 성과 및 기분을 개선하기 위한 효과적인 광각 대책을 성공적으로 개발하고 테스트했습니다. 일주기 정렬에 대한 가장 효과적인 대책은 적절한 시간에 충분히 강렬한 빛입니다. 빛은 또한 주의력, 성능 및 기분을 크게 향상시킵니다. 가장 최근에는 짧은 파장의 빛이 졸음 호르몬 멜라토닌의 사전 억제를 통해 야간 작업 중 일주기 리듬을 재설정하고 성능을 급격히 향상시키는 데 가장 효과적인 것으로 나타났습니다.

이러한 광 대책은 실험실 시뮬레이션(대책 준비 수준/기술 준비 수준 7, 운영 우주 비행 환경을 시뮬레이션하는 통제된 실험실에서 인간 대상으로 평가)에 살고 있는 개별 피험자에서 테스트되었습니다. 다음 중요한 단계는 고충실도 시뮬레이션에서 승무원 간의 상호 작용에 대한 연구를 포함하는 우주 비행의 운영 시뮬레이션에서 대응책을 평가하는 것입니다(대책 준비 수준/기술 준비 수준 8, 실제 운영 우주 비행에서 인간 대상으로 검증하여 시연 효능 및 운영 타당성).

적절한 수면과 일주기 조정은 원정 임무 승무원의 건강과 성과를 유지하는 데 매우 중요합니다. 미래 탐사 임무(예: 화성)의 조건을 모방하는 고충실도 운영 환경에서 개발된 조명 대책의 테스트는 대책 준비를 보장하고 일주기 교란, 수면과 관련된 요인으로 인한 인간의 수행 오류 위험을 줄이는 데 중요합니다. 상실과 피로. 24시간 교대로 근무하는 임무 관제사를 위한 이 광학 대책의 개발 및 테스트는 향후 장기 원정 임무의 성공을 더욱 보장할 것입니다.