大多数人脑海中浮现的宇航员形象，是在闪亮的走廊里失重漂浮——白天这个画面还算准确。但到了睡觉时间，情况就完全不同了。当国际空间站的灯光熄灭，宇航员们会把自己拉进睡袋，然后用钩环或魔术贴将睡袋固定在小隔间的墙壁上。这并非因为这样睡起来有任何传统意义上的舒适感，而是因为不这样做会带来真实的风险，远不止撞到胳膊肘那么简单。
这种固定措施看起来很简单，但其背后的原理却异常深刻，涉及物理学、人体生理学、空气化学，以及人体在从真正严酷的环境中恢复时所能承受的极限。
没有上下：微重力下睡觉的基本物理原理
在微重力环境中，没有真正的上下方向感。由于没有重力将身体拉向床垫，宇航员几乎可以以任何姿势睡觉——侧躺、直立，甚至倒挂。这听起来很自由，某种程度上也确实如此。但问题在于，一个完全没有固定好的睡眠者并不会停留在原地。
那些没有妥善固定就睡着了的宇航员，往往会随着空间站的空气气流漂移。由于通风系统以低速但稳定的方式让空气在舱段内循环，一个未固定的睡眠者可能会慢慢从一个舱段的一端漂移到另一端。这种漂移很缓慢，但经过一整段睡眠时间，漂移的距离足以造成影响。
真正的危险：你最终会漂到哪里，而不是漂浮本身
更大的风险并非漂移本身，而是你最终会漂到什么地方：撞上设备、堵住舱门、或者漂进温度或空气质量不同的舱段。空间站的环境对于意外接触硬件并不宽容。有些舱段包含敏感系统，在夜间不能受到干扰。
那些没有妥善固定就睡着了的宇航员，往往会随着空间站的空气气流漂移。由于通风系统以低速但稳定的方式让空气在舱段内循环，一个未固定的睡眠者可能会慢慢从一个舱段的一端漂移到另一端。更大的风险并非漂移本身，而是你最终会漂到什么地方：撞上设备、堵住舱门、或者漂进温度或空气质量不同的舱段。
二氧化碳气泡：一种安静且无形的威胁
在太空的失重环境中，宇航员呼出的二氧化碳可能会在头部周围形成一个气泡。这就是为什么他们必须靠近通风口睡觉。在地球上，呼出的气体通过自然对流从面部上升散开。而在微重力环境下，这种对流根本不会发生，因此二氧化碳会停留在被呼出的位置。
如果宇航员不在空气流通良好的区域睡觉，他们呼出的二氧化碳就不会散去。二氧化碳气泡的积聚会导致头痛，甚至窒息。固定措施确保宇航员始终位于通风风扇附近，风扇持续吹散积聚的气体。如果在夜间偏离了通风口，每吸一口气，情况都会悄然恶化。
睡眠装置的实际工作原理
在太空中睡觉，宇航员需要进入一个乘员舱——一个大约淋浴间或电话亭大小的房间。他们躺在固定在墙上的睡袋里。空间站上的睡眠舱主要位于“和谐号”和“宁静号”舱段，为每位乘员提供一个虽小但真正私密的空间。
每个隔间都有一个固定在墙壁上的睡袋、一个小型通风风扇、一台笔记本电脑，以及足够存放洗漱用品和几本书的个人储物空间。宇航员常常把手臂伸进睡袋里，或者让它们在身前自由漂浮——这是微重力下手臂的自然休息姿势。这种设计经过了数十年的反复试验，从航天飞机时代的临时解决方案演变为如今专用的隔间。
无重力状态下身体令人惊讶的姿势
在微重力环境中，身体会呈现出美国宇航局所称的“中性身体姿势”——一种自然放松的状态，手臂微微前伸，膝盖略微弯曲，脊柱伸直。这是一种略微卷曲的姿势，是身体在没有外力将其拉平时自然偏好的状态。睡袋的设计就是为了适应这种姿势，而不是强迫一个僵硬的水平位置。
由于没有重力压缩脊柱和关节，许多宇航员报告说，在轨道上几天后，他们在地球上感到的背痛消失了。睡袋适应了这种放松的卷曲姿态，而不是与之对抗，因此固定系统不会强迫不自然的姿势。宇航员本质上是在一个松散固定的茧中漂浮。这是长期太空飞行中令人意外地感到愉悦的发现之一。
每天16次日出：昼夜节律的噩梦
在环绕地球时，宇航员每24小时会目睹16次日出和日落。虽然每90分钟看一次日出可能听起来很奇妙，但这也会让宇航员难以维持规律的睡眠模式。人体的生物钟依赖光线信号来知道何时该保持清醒或困倦。在国际空间站上，这些信号每天出现16次，彻底扰乱了这一系统。
尽管宇航员通常被安排有8小时的睡眠时间，但这些因素会扰乱昼夜节律，并对睡眠时长和质量产生负面影响。一项研究发现，在国际空间站上，当睡眠与生物钟同步时，平均睡眠时长为6.4小时；而当睡眠与生物钟不同步时，仅为5.4小时。这表明，即使在最佳条件下，宇航员在国际空间站上持续数月的时间，其睡眠时间仍低于成人建议的睡眠量。
没人谈论的噪音问题
空间站内的声音水平不可避免地很高，因为大气无法进行热虹吸；必须始终开启风扇来处理大气，否则在自由落体环境中大气会停滞。那个防止二氧化碳积聚的通风系统，同时也是持续不断的机械噪音源。这种权衡无法绕过。
历史上，空间站工作区域的噪音水平一直徘徊在60到70分贝之间，相当于一个繁忙的办公室。睡眠舱的目标是将噪音降至50分贝或更低，但即使在50分贝下，睡眠质量也比安静的卧室差。宇航员通常在睡眠期间使用耳塞或降噪耳机。尽管工程上尽了很大努力来减弱嗡嗡声，但它仍然是返回地球的乘员最多抱怨的问题之一。
睡眠出问题会怎样：表现与安全
长期睡眠不足对表现的影响类似于完全睡眠剥夺，而近期研究表明，清醒17小时后的认知损害与血液酒精浓度升高导致的损害相似。对于处理生命维持系统、医疗程序和舱外活动任务的机组人员来说，这种损害并非小麻烦。
由此产生的困倦会降低认知表现，导致灾难性的职业事件，并危及太空任务。研究发现，睡眠剥夺后，对接精度显著下降，但只在困难任务级别上。这种区别很重要。简单、常规的任务可能掩盖缺陷，而在高风险的时刻——比如对接操作或紧急维修——恰恰会暴露出表现已经恶化到何种程度。
太空中的安眠药：比你想象的更常见
50%的航天飞机宇航员服用了安眠药，但在太空中每晚仍比在地面上少睡2小时。对药物的依赖反映了睡眠环境有多么艰难，即使所有物理设施都已就位。潜在的生物学适应速度远不如任务规划者所期望的那样快。
在任务中，使用助眠药物的比例大约在71%到78%之间；药物更常在昼夜节律紊乱的睡眠时段使用。宇航员中普遍使用助眠药物。此外，一些乘员会服用第二剂，表明他们认为药物效果不佳，这可能是对药物反应减弱的原因。这种模式是研究人员近年来反复指出的问题，尤其是在任务时间越来越长的情况下。
研究如何展望太空睡眠的未来
随着人类迈向深空探测，执行长期任务的宇航员面临着昼夜节律紊乱和睡眠障碍带来的重大挑战，这些挑战源于极端环境压力，如微重力、电离辐射和工作负荷。这些紊乱不仅损害生理和心理健康，还会削弱认知功能和执行关键任务的能力。对于一项持续两年以上的火星任务，未解决的睡眠问题所带来的风险要高得多。
现有的方法，包括药物干预、光谱照明方案和认知行为疗法，在太空环境中表现出效果不一且实施困难。与此同时，新兴的生物技术方法，如肠脑轴调节，显示出将地面研究转化为太空适应性解决方案的潜力。而那个朴素的固定式睡袋，自最早的长期任务以来，一直就是那个样子：实用、经过验证的基础，其他一切都在此之上构建。
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