美國國家航空航天局需要多少工程師來更換燈泡？
如果他們要更換 85 個燈泡呢？如果他們要更換的燈泡是在國際空間站 (ISS) 上呢？如果情況相當緊急，因為舊燈泡正在迅速燒壞呢？如果更換的燈泡是全新的技術，不僅旨在照明，而且還旨在幫助宇航員睡得更好呢？
這些問題對於美國國家航空航天局來說絕非玩笑，他們正在投資 1140 萬美元來更換國際空間站美國軌道艙段中老化的熒光燈。當美國國家航空航天局開始考慮更換燈泡時，醫生們意識到他們有機會解決一個完全不同的問題：宇航員失眠症。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。
事實上，睡眠不足是太空中的一個嚴重問題——嚴重到睡眠藥物成為宇航員服用的第二大常見藥物，僅次於止痛藥，美國國家航空航天局醫務官和飛行外科醫生史密斯·約翰斯頓說。儘管他們的日程安排允許每天有 8.5 小時的睡眠時間，但宇航員平均每天只有不到 6 小時的睡眠時間——比他們在地球上少 30 到 60 分鐘——而且這還是在藥物、放鬆技巧、睡眠衛生教育以及約翰斯頓想到的所有其他工具的幫助下實現的。大多數人可以維持這種睡眠不足幾天，但幾個月下來，“它會累積，”約翰斯頓說。
宇航員經常幾個月無法獲得良好睡眠的原因並非單一。約翰斯頓說，這是一種綜合因素，包括在床上漂浮的超凡脫俗的感覺、持續的噪音、溫度變化、空氣流通不良、惱人的背痛和頭痛、休斯頓和莫斯科時區之間的頻繁切換，以及每 90 分鐘一次的新黎明，這會擾亂習慣於地表的晝夜節律。
這對美國國家航空航天局來說是一個嚴重的擔憂：睡眠不足會讓我們變得遲鈍——這在地球上是一種煩惱，但在太空中則非常危險（如果任務搞砸了，損失也很大）。
美國國家航空航天局希望至少透過新燈來解決部分問題——正常晝夜節律的紊亂。
這個概念基於研究，該研究表明我們的生物鐘是由光照引起的。大約十年前，科學家們在我們的眼睛中發現了一種新型的光敏細胞——這是一項非凡的發現，考慮到他們已經盯著視杆細胞和視錐細胞看了幾個世紀，卻從未注意到附近的視網膜神經節細胞也在以某種方式回望。但是這些細胞在視覺中沒有作用。相反，它們會告知我們大腦的起搏器，即視交叉上核現在是什麼時間，而視交叉上核又會提示數千個對時間表敏感的身體過程。
睡眠科學家發現，當這些受體暴露於特定波長的藍光（碰巧是天藍色）時，我們會感到更加清醒，因為大腦會抑制褪黑激素，褪黑激素是調節睡眠的關鍵激素。相比之下，紅光譜光允許褪黑激素流動。
新燈旨在利用這種時間生物學。專案承包商波音公司的高階經理黛比·夏普說，這些燈具必須完全適合其前代產品的佔地面積，由一百多個 LED 燈泡組成，並用漫射器覆蓋，因此它們看起來像一個單獨的白色光面板。
這些燈具具有三種模式，每種模式都具有細微不同的色調：白光用於一般視覺；較冷的藍移光促進清醒（在早晨、睡眠中途的緊急情況或定期衝擊他們從休斯頓時間到莫斯科時間的 24 小時節律的時間表轉換中很有用）；較暖的紅移光觸發睡意（在睡前很有幫助）。而且，與熒光燈相比，LED 還具有更輕、更涼爽、更耐用、毒性更小和更節能的額外優勢。
波音公司及其分包商仍在修改最終設計，預計將在 2015 年交付 20 個燈具——屆時空間站將只剩下最後的備用燈泡。與此同時，國家空間生物醫學研究所資助了托馬斯傑斐遜大學神經科學家喬治·佈雷納德和哈佛大學史蒂文·洛克利的實驗室來測試這些燈具的功效。佈雷納德正在研究這些燈是否確實能幫助模擬國際空間站睡眠艙內的人們更快入睡。洛克利正在調查這些燈——結合咖啡因——是否能幫助志願者在夜班期間執行復雜的任務。
“我們確信它們會產生效果——我們只是想看看它們會產生什麼樣的效果，以及效果的大小，”哈佛醫學院睡眠醫學部的研究合作者伊麗莎白·克勒曼說。
克勒曼預測，這項技術有一天將在地球上廣泛應用，或許可以照亮醫院病房、核潛艇、工廠、教室或“基本上任何您有室內照明並希望人們在特定時間保持警覺的地方”，她說。“僅僅因為世界多年來一直在使用熒光燈，並不意味著它是最好的。”