فضانوردان چگونه می‌خوابند؟

زندگی در فضا، همیشه برای آدم‌هایی که از روی زمین، ماجراهای فضایی را دنبال می‌کنند، جالب و معماگونه بوده است. اینکه در فضا چگونه و چه غذاهایی را می‌توان خورد؟ چگونه می‌توان حرکت کرد؟ چگونه استحمام یا استراحت کرد؟ در این بین، وضعیت خوابیدن در فضا، ماجراهای خاص خود را دارد!

در فضا رسیدن به وضعیتی مناسب برای خوابیدن، کار ساده‌ای نیست. نبود نیروی جاذبه باعث می‌شود که تختخواب سفت و خشک نباشد و در نتیجه عضلات بدن نتواند به صورت راحت و افتاده قرار گیرد.

نبود این نیرو همچنین باعث می‌شود وقتی چشم‌ها بسته شد، محل خوابیدن فرد، مشخص نباشد. بدن در این حالت، در هوا، به شکل شناور یا معلق قرار می‌گیرد و هر آن ممکن است به طور ناخودآگاه و ناخواسته با در و دیوار سفینه برخورد کند. فرد در روی زمین می‌تواند بدن یا هر یک از اعضا بدن خود را در خواب به راحتی حرکت دهد و هر زمان که روکش‌ها نظیر لحاف و پتو کنار رود، کمبود آن حس می‌شود.

استفاده از فشار ملایم در طول بدن، حالت آرام بخشی را در خواب به وجود می‌آورد. این حالت بدن در فضا، اهمیت خاصی دارد. فضانوردان اغلب خود را به در و دیوار می‌بندند یا اینکه در گوشه‌ای چمباتمه می‌زنند تا حالت آرام بخشی را برای خود به وجود آورند.

تاریخچه‌ای به نام کیسه خواب فضانوردی!

اینکه بشر برای رفع مشکل خوابیدن در فضا چه مسیر دشواری را پیموده است، خود ماجرایی شنیدنی است. ضرورت ایجاد شرایطی نظیر زمین، برای خواب فضانوردان، در سال ۱۹۸۳راه را برای طراحی و ساخت اولین کیسه خواب فضایی گشود. فکر اصلی در ساخت کیسه خواب، بر این پایه بود که کیسه بتواند فشار فنر مانندی را در طول بدن و اعضا آن، با توجه به تنگی جا و ایمنی، در مدار زمین به وجود آورد. اولین طرح‌ها بر مبنای ساخت تشک‌های بادی بود.

اصول طرحی که از مباحث اولیه در ساخت این وسیله به دست آمد، نشان می‌داد که باید کیسه از دو لایه پارچه‌ای با استفاده از یک سامانه داخلی ساخته شود؛ لایه‌ای مانند تیوپ لاستیک که بتواند حالت فشار را به وجود آورد. لایه‌ها باید به اندازه‌ای باشند که فضانورد بتواند راحت به درون آن برود یا از آن خارج شود. از آن گذشته این لایه‌ها باید بتوانند فشار واکنشی متناسب با تغییرات وضعیت بدن را به وجود آورند. نمونه‌ای از این طرح که پیش‌بینی می‌شد بتواند با توجه به اندازه‌ها و شکل آن، فشار مناسب را در داخل کیسه به وجود آورد، در ۲۸ اکتبر سال ۱۹۸۴ روی کاغذ آمد. بعد از آماده شدن نقشه، نمونه ساخته شد و برش پارچه‌ها و دوخت آن نیز انجام گرفت. در این نمونه از نوعی لاستیک به عنوان عامل ایجاد کننده فشار، استفاده شد. نتیجه نهایی کاملاً مایوس کننده بود و یکی از دلایل این شکست، انعطاف پذیری بیش از حد لاستیک بود، اما کار ادامه یافت.

نساجی‌ها به فریاد رسیدند

پس از آنکه استفاده از لاستیک در ساخت کیسه خواب با مشکلاتی مواجه شد، محققان به سراغ نساجی‌ها و تجربه‌های موفق تحقیقات آن‌ها در موارد مشابه رفتند. آنها که قبلاً موفق شده بودند مواد نساجی مورد نیاز «آزمایشگاه فضایی اسکای لب» را بسازند، این بار نیز ظرف مدت کوتاهی، موفق شدند نمونه‌ای از طرح سفارش داده شده را بسازند. این اقدام آنها در موفقیت نهایی طرح، اثر بسزایی داشت. مشکلات کار با مواد چندبعدی و قابل انعطاف، برای بیشتر دست‌اندرکاران طرح، جدید و ناآشنا بود، زیرا مهندسان فضایی بیشتر با مواد سبک وزن مانند آلومینیوم، فیبرهای کربنی و... کار می‌کنند. بر این اساس نیاز بود که آنچه طراحی شده است مورد اصلاح و احیانا آزمایش قرار بگیرد.

مسیر ۶ ماهه از طراحی تا تولید نمونه اولیه

آنچه می‌تواند، یک خواب خوب و راحت برای فضانوردان را فراهم کند، در وهله اول، یک جای خواب مناسب است. اما فراهم آوردن جای خواب راحت بر روی زمین با آنچه قابل انتقال به فضاست، زمین تا آسمان با هم متفاوت است. بنابراین، طراحی و ساخت جای خواب مناسب برای فضانوردان، چیزی بیش از طراحی و ساخت یک تشک معمولی، زمان می‌برد.  

کیسه خواب فضایی و طرح آن، چندین بار مورد اصلاح قرار گرفت تا به شکل نهایی در آمد. از روزی که اولین طرح، روی کاغذ کشیده شد، تا روزی که طرح نهایی و قابل قبول آماده شد، شش ماه طول کشید. یکی از عمده‌ترین مشکلات، انتخاب قطعات و مواد مناسب بود. از همان ابتدا نوعی پارچه جهت روکش انتخاب گردید که توانایی تبادل هوا را داشت و ضمناً غیرقابل اشتعال بود. انتخاب دریچه‌ها و لوله هوا نیز مشکل بود. بعد از جستجو و آزمایش‌های بسیار، لوله پلاستیکی آتش نشانی با قطر ۹ سانتی‌متر، به علت سختی، قدرت و سهولت در تولید و ایجاد فشار مناسب، به عنوان لوله تامین کننده هوای داخل کیسه، انتخاب شد. یکی دیگر از مشکلات، یافتن چسب قابل انعطافی بود که در طول ماموریت و با توجه به باد شدن و خالی شدن کیسه دوام آورده، از هم باز نشود. انتخاب دریچه‌های ورودی و خروجی هوا نیز دشوار به نظر می‌رسید.

تجربیات پزشکی در خدمت فناوری فضایی

یکی از ویژگی‌های دانش و فناوری فضایی، قابلیت آن در استفاده بی حد و حصر از دستاوردهای سایر رشته‌های دانش است. سخت افزارهایی که معمولاً در رشته فضانوردی مورد استفاده قرار می گیرند سنگین و پیچیده‌اند، به همین جهت طراحان کیسه خواب، به سراغ قطعات مورد مصرف در رشته پزشکی و آزمایشگاه‌های شیمی رفتند و معلوم شد دریچه‌هایی که در دستگاه اندازه‌گیری فشار خون به کار می‌روند، از لحاظ جرم و وزن بسیار مناسبند و گذشته از برخورداری از ویژگی‌های فنی، قیمت آنها نیز مناسب است.

این دریچه‌ها با استفاده از یک ساچمه لاستیکی، به فضانوردان این امکان را می‌دهد که با تنظیم فشارهای مختلف، بهترین حالت را انتخاب کنند. این کیسه خواب بدیع و جالب  با درخواست «اسا» به نام طراحان آن به ثبت رسید. امتیاز به ثبت رسیده، شامل طیف وسیعی از انواع کیسه خواب «با فشار برگردان» و «نیروی جاذبه صفر» است. کیسه خواب فضانوردان محصول اسا در دو ماموریت فضایی مورد آزمایش قرار گرفت.

خاطرات جالب کیسه خوابی!

کیسه خواب طراحی شده برای فضانوردان باید مورد آزمایش قرار می‌گرفت و طبعا چنین آزمایشی، خالی از سعی و خطا و خاطرات جالب نبود. ووب اوکلز یکی از دانشمندان فضانورد عضو گروه خدمه دی-1 یکی از کیسه خواب‌ها را به عنوان وسیله شخصی همراه خود به فضا برد و آن را در یکی از کمدهای فوقانی آزمایشگاه فضایی جای داد. فضانوردان مجاز بودند در وقت‌های اضافی خود آزمایش‌های دلخواهی را انجام دهند، اگر چه کیسه خواب به عنوان یک تجربه شخصی به فضا برده شد، اما همین کیسه خواب در طول ماموریت دی-1 که فضانوردان گرفتار مشکل کمبود جای خواب شده بودند، به کمک آنها آمد.

در سفینه برای گروه هشت نفره، فقط چهار محل خواب بود. شش نفر از اعضای گروه در دو تیم سه نفره و در نوبت‌های دوازده ساعته کار می‌کردند و سومین دانشمند فضانورد در یک نوبت چرخشی کار می‌کرد. از آنجا که یکی از محل‌های خواب بطور دائمی برای فرمانده شاتل در نظر گرفته می‌شود، سه فضانورد دانشمند مجبور بودند یک محل خواب را بین خود تقسیم کنند. در این جا بود که کیسه خواب اسا، محل خواب اضافی را در طول پرواز فراهم ساخت. ووب اوکلز در گزارش‌های پرواز دی-1 چنین می‌نویسد: «بعد از پایان یک روز طولانی و پر کار، تصمیم به استراحت گرفتم. در عین حال باید محل کار خود را برای جلوگیری از تداخل با نوبت بعدی، ترک می‌کردم. کیسه خواب را برداشتم و در جستجوی محلی برای خواب بر آمدم. اطاقک مخصوص ورود به بخش باربری، محل تاریک و نسبتاً ساکتی است. باد کردن کیسه خواب کار ساده‌ای بود. بعد از باد کردن، آن را به دیوار جلویی بستم و سرم را نزدیک دریچه بالایی قرار دادم و شش ساعت به راحتی خوابیدم. کیسه بسیار عالی بود و می‌توانستم به راحتی درون آن حرکت کنم. سرم را روی لوله لاستیکی گذاشتم، درست مثل اینکه بالشی زیر سر گذاشته باشم.  قبل از شروع پرواز من و «راینهارد فورد» موافقت کرده بودیم که به طور نوبتی کیسه و تختخواب را با هم عوض کنیم اما من در سومین شب، فقط یک بار از محل خواب سفینه استفاده کردم.»

خواب راحت امروز نتیجه تجربیات دیروز

تجربیات به دست آمده در جریان استفاده از کیسه خواب مخصوص فضانوردان، به تدریج اصلاحاتی را در طرح‌های اولیه پدید آورد و امروزه بر پایه همان تجربیات، امکان خوابی راحت در فضا برای مسافرانی که مدتی طولانی‌تر را در فضا سپری می‌کنند فراهم آمده است.