4.2 Tageszeiten und Schlaf

Die ISS umrundet etwa alle 92 Minuten einmal die Erde. In dieser Zeitspanne ist es einmal Nacht und einmal Tag, wie lange, hängt von der Position über und der Jahreszeit auf der Erde ab. Natürlich kann man als Raumfahrer seinen Rhythmus nicht derartig umstellen und jede 90 Minuten einmal schlafen. Auf der ISS werden deshalb alle Zeiten in »koordinierter Weltzeit« (UTC) angegeben. Die UTC entspricht der mitteleuropäischen Winterzeit –1h oder der mitteleuropäischen Sommerzeit –2h. Mit Schaltsekunden gleicht die UTC die Schwankungen der Erdrotation aus, während die Universalzeit (Universal Time) dies nicht tut. Bei kürzeren Raumflügen ist es üblich, die »Mission Elapsed Time« (MET) zu verwenden. Die Zeitmessung beginnt dann mit dem Start. Es handelt sich quasi um die abgelaufene Missionszeit oder bisherige Missionsdauer. Zu Beginn der Spaceshuttle-Ära hieß die MET noch »Ground Elapsed Time« (GET), wovon man abgekommen ist, weil sie häufig mit der »Greenwich Mean Time« (GMT) verwechselt wurde. Wenn man einen kurzen Raumflug plant, bietet es sich also an, die MET zu verwenden, während man bei längeren Raumflügen oder auf Raumstationen mit der UTC besser bedient ist.

Der Tag-Nacht-Rhythmus

Als »zirkadianen Rhythmus« bezeichnet man die innere Uhr von Lebewesen, die auf regelmäßig wiederkehrende Ereignisse vorbereitet und den Körper darauf einstellt. Die Fachdisziplin der Chronobiologie beschäftigt sich mit den Vorgängen der biologischen Rhythmen. Viele Rhythmen haben bei Menschen eine Periodendauer von 24 Stunden, z.B. der Schlaf-Wach-Rhythmus. Mit dem Schlaf-Wach-Rhythmus verändern sich die Konzentrationen verschiedener Hormone, und er koordiniert Schwankungen der Körpertemperatur, des Blutdruckes und macht müde. Auch das Leistungsvermögen unterliegt einem Rhythmus, der bei Menschen sehr unterschiedlich sein kann. Die meisten zirkadianen Rhythmen sind nicht genau 24 Stunden lang, können aber durch Reize auf 24 Stunden eingestellt werden. Zum Beispiel kann der Schlaf-Wach-Rhythmus durch Tageslicht und warmes Licht von unten (Feuer = abends) modifiziert werden. Diese Reize nennt man Zeitgeber. Die Anpassung (Synchronisation) dauert allerdings ein paar Tage und das kennt man vom Jetlag. Der Schlaf-Wach-Rhythmus wird von der Hypophyse (Zirbeldrüse im Gehirn) gesteuert. Diese schüttet das Hormon Melatonin aus. Im Auge befinden sich spezielle Rezeptoren, die Informationen über Tageslicht an die Hypophyse leiten, damit diese den Rhythmus synchronisieren kann. Bezogen auf den Schlaf-Wach-Rhythmus gibt es bei Menschen drei Typen:

1. Den Frühaufsteher (Lerche)
2. Den Spätaufsteher (Eule)
3. Den Normaltyp

In der Bevölkerung ist der Normaltyp am häufigsten, gefolgt vom Spätaufsteher. Frühaufsteher sind die kleinste Gruppe. Der Chronotyp verändert sich im Laufe des Lebens. Aufgrund vorgegebener Arbeitszeiten haben viele Menschen das Problem, dass sie sich morgens aus dem Bett quälen müssen, im Laufe der Woche ein erhebliches Schlafdefizit ansammeln und am Wochenende ausschlafen müssen. Menschen, die im Schichtdienst arbeiten, bekommen bei häufigen Wechseln zwischen Tag- und Nachtdienst erhebliche Probleme mit der inneren Uhr, was auf die Leistungsfähigkeit schlägt und Schlafprobleme bereiten kann.

Zurück zu den Raumfahrern: Hier bedeuten diese Kenntnisse über die Chronobiologie, dass man im All in etwa einen 24-Stunden-Rhythmus anstreben sollte. Dabei sollten 8 Stunden Schlaf eingeplant werden, die immer zur selben Zeit stattfinden. Wenn möglich sollten UV-Lampen als Zeitgeber eingesetzt werden. Auch ist es wichtig, dass das körperliche Training nicht direkt vor der Schlafphase stattfindet, da man meistens nicht sofort einschlafen kann. Es ist günstig, sich Riten anzugewöhnen, die sich täglich wiederholen. Dazu gehören soziale Riten wie ein gemeinsames Mittagessen und Verhaltensweisen wie das Lesen vor dem Einschlafen.

Schlaf in Schwerelosigkeit

In Schwerelosigkeit schlafen die meisten in einem Schlafsack am besten, optimalerweise in einem eigenen, verschlossenen und dunklen Raum. Auf der ISS haben Raumfahrer dafür ihre eigenen Kojen, in denen sich auch ihre persönlichen Gegenstände und Laptops befinden. Es ist aber theoretisch möglich, einfach irgendwo in der Raumstation zu schlafen, solange man darauf achtet, dass man sich so befestigt, dass man nicht gegen etwas stößt und sich verletzt. Wichtig ist, dass der Schlafplatz gut belüftet ist. Denn das ausgeatmete Kohlendioxid sammelt sich ja wie in einer Blase vor dem Mund an, wenn es nicht vom Luftstrom abtransportiert wird.

Schlafprobleme, Schlaflosigkeit und Müdigkeit stellen im Leben auf einer Raumstation oder in einem Raumschiff ein erhebliches Problem dar. Viele Raumfahrer nehmen Schlafmittel ein, um schlafen zu können. Im Durchschnitt schlafen Raumfahrer kürzer als auf der Erde, nämlich nur 6 Stunden pro Tag. Wahrscheinlich spielen hier verschiedene Gründe eine Rolle, zum einen Stress und Isolation, dann laute Geräusche und ein hoher Hintergrundlärmpegel, aber auch der Umstand, dass man schwebt und kein Bett unter sich hat. Wenn der Stresslevel hoch ist und man z.B. aufgeregt ist, weil eine schwierige Aufgabe wie ein Weltraumspaziergang ansteht, ist die Schlafzeit besonders gering. Raumfahrer haben von intensiven Träumen berichtet und davon, dass sie in Schwerelosigkeit schnarchen. Seit vielen Jahren ist bekannt, dass die Qualität des Schlafes die Leistungsfähigkeit erheblich beeinflusst. Man sollte deshalb möglichst viel daransetzen, der Crew einen guten Schlaf zu ermöglichen. Hierfür ist körperliches Training ein ausgesprochen hilfreiches Mittel. Man kann bei Problemen zusätzlich mit Melatonin und Schlafmitteln wie Zolpidem arbeiten.

Wenn man im Weltraum schläft, sieht man bei geschlossenen Augen immer wieder helle Striche bzw. Lichtblitze. Diese kommen im Auge zustande, wenn elektrisch geladene Teilchen von der Sonne oder aus den Tiefen des Weltalls auf die Netzhaut treffen. Hier lösen sie einen Nervenimpuls aus, der an das Gehirn weitergeleitet wird. Vom Leben auf der Erde kennt man diese Lichtblitze nicht, weil die entsprechenden Teilchen vom Magnetfeld und der Atmosphäre der Erde abgeschirmt werden (vgl. Abschn. 5.7). Soll noch mal einer behaupten, Strahlung könne man nicht sehen!

Für besonders lange Raumflüge, z. B. zu den äußeren Planeten oder gar in andere Sternensysteme, gibt es die Idee, Raumfahrer in »Hyperschlaf«, also einen künstlichen, dem Winterschlaf ähnlichen Zustand stark verminderter Stoffwechselaktivität zu versetzen, in dem sie nicht bei Bewusstsein wären und eventuell wenig bis gar nicht altern würden. Da andere Säugetiere ähnliche Schlafphasen im Rahmen ihres gewöhnlichen Winterschlafs regelmäßig durchlaufen, spricht nichts grundlegend dagegen, dass auch Menschen in einen solchen Zustand versetzt werden und insbesondere in der Umgebung eines Raumschiffs potenziell sehr lange Zeit darin verbringen könnten, doch die Forschung in diesem Bereich kommt nur extrem langsam voran. Viele unbekannte Einflüsse auf den menschlichen Stoffwechsel bei niedrigen Temperaturen machen Versuche nicht ungefährlich. Dennoch handelt es sich um eine Idee, die längerfristig bei der Reise zu entfernten Himmelskörpern hilfreich sein könnte.