"Das letzte Geräusch am Abend und das erste Geräusch am Morgen, was die Probanden hören ist das Aufsetzten dieser Deckel…"
Die Druckkammer in einer Halle am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin sieht aus wie ein übergroßer Gastank. Überall auf der Oberfläche verlaufen Rohre ins Innere, die mit roten und blauen Ventilen versehen sind. Die Wände der Kammer sind aus Stahl und so dick, dass sie Drücke von bis zu 100 bar aushalten können.
"Beim Einsteigen bitte erst mal ein Bein voraus und dann das zweite. Die coole Methode ist natürlich mit beiden Beinen voraus, aber das ist äußert kopfgefährlich."
Daniel Rooney hebt den schweren Metalldeckel wieder von der Öffnung und greift nach dem Bügel, der darüber angebracht ist. Dann steigt er mit den Füßen voran durch die runde Öffnung ins Innere. In der Kammer ist es halbdunkel, die kleinen Bullaugen lassen nur wenig Licht hinein. Auch hier sind die Wände voller Rohre und Ventile. Dadurch kann Luft in die Kammer hineingeblasen oder herausgesaugt werden. Wenn die Öffnung verschlossen ist, entsteht so im Inneren je nach Bedarf ein Unter- oder Überdruck. Rooney:
"Das hier war letztendlich eine Sättigungstauchanlage, in der Tieftauchgänge simuliert wurden. Und dieser Kammerteil hat die Taucherglocke simuliert."
Jetzt diente die Druckkammer den Forschern dazu, die Luftbedingungen an Bord eines Flugzeugs zu simulieren. Mit den Experimenten wollten die Forscher herausfinden, ob die Schlafqualität während eines Langstreckenflugs auch von den Luftverhältnissen in der Flugzeugkabine abhängt. Denn wenn ein Flugzeug steigt, sinkt der Luftdruck in seinem Inneren. Zwar nicht so stark wie außerhalb des Flugzeugs, aber doch spürbar.
"Der Druck in einem Flugzeug entspricht dem von einem Berg von etwa 2400 Metern. Was sich nicht ändert, ist die prozentuale Zusammensetzung der Luft."
Sowohl am Boden als auch auf Reiseflughöhe ist jedes fünfte Molekül in der Luft ein Sauerstoffmolekül. Doch weil bei niedrigerem Luftdruck insgesamt weniger Moleküle vorhanden sind, ist in einem Flugzeug auf Reiseflughöhe auch die absolute Menge an Sauerstoffteilchen kleiner, das heißt es sind pro Liter Luft weniger Sauerstoffmoleküle vorhanden. Diese niedrige Zahl an Sauerstoffmolekülen, so die Vermutung der Forscher, könnte der Grund für den schlechteren Schlaf im Flugzeug sein.
"Ich würde sagen, wir gehen jetzt mal in den nächsten Teil der Kammer. Jetzt am besten mit beiden Beinen zuerst, hier ist der Bügel."
Daniel Rooney klettert durch eine weitere tunnelartige Öffnung in den hinteren Teil der Kammer, den Wohnraum mit Schlafbereich und Mini-Bad.
"Das hier ist tatsächlich der Sanitärbereich dieser Tauchkammer, wenn man nach unten schaut, da ist ein Lochgitter, das heißt über uns war zumindest auch mal ein Duschkopf angebracht."
Außerdem gibt es ein Waschbecken und eine Toilette, sowie Platz für vier Pritschen. Hier schliefen im Wechsel jeweils vier von 16 Probanden, die an der Studie teilnahmen. Tagsüber gingen sie ihrem normalen Alltag nach, abends kamen sie für insgesamt neun Nächte ans Institut. Während sie in der luftdicht verschlossenen Druckkammer schliefen, variierten die Forscher von Nacht zu Nacht sowohl den Druck als auch den Anteil von Sauerstoff. Mal schliefen die Probanden unter den Bedingungen, die auf Meereshöhe herrschen, mal unter denen in der Kabine eines Passagierflugzeugs auf Reiseflughöhe. In manchen dieser Nächte ließen die Forscher zusätzlichen Sauerstoff in die Kammer strömen. Rooney:
"Das heißt wir haben den Anteil Sauerstoff, der hier in der Kammeratmosphäre zirkuliert, erhöht. Und das haben wir zunächst erst mal soweit gemacht, dass wir den kompletten Sauerstoff ausgeglichen haben, dass die Leute im Grund bei einem niedrigeren Umgebungsdruck die gleiche Menge Sauerstoff geatmet haben wie auf Meereshöhe."
Die Probanden schliefen außerdem in einer Art Zelt, das ihnen das Gefühl geben sollte, an Bord eines Flugzeugs zu sein. Über Lautsprecher wurden typische Fluggeräusche eingespielt.
"Wir habe es auch so gestalten, dass wir den Leuten immer entsprechende Durchsagen gemacht haben. Wir rollen jetzt langsam aufs Rollfeld, wir starten jetzt, wir fliegen da und da hin und wenn wir sie morgens geweckt haben, haben wir auch gesagt: 'Hallo, hier ist das Cockpit, wir gehen jetzt wieder zum Landeanflug über.'"
Den Schlaf der Probanden überwachten die Forscher mit medizinischen Geräten aus dem Schlaflabor. Aufgezeichnet wurden Herzfrequenz und Hirnströme sowie die Aktivität der Kiefermuskulatur. Anhand dieser Daten können die Forscher die einzelnen Schlafphasen erkennen, die sich im Verlauf der Nacht zyklisch abwechseln und für die Schlafqualität ausschlaggebend sind.
"Das was wir brauchen sind vollständige Schlafzyklen. Und eine Sache, die wir zum Beispiel gesehen haben, dass beim Schlafen im Flugzeug diese Schlafzyklen kaputt gehen."
Die unvollständigen Schlafzyklen sind ein Indikator für schlechteren Schlaf und waren dann zu sehen, wenn die Probanden während der Nacht weniger Sauerstoff zur Verfügung hatten. Um objektiv zu beurteilen, wie erholsam der Schlaf unter bestimmten Bedingungen war, absolvierten die Probanden am Morgen außerdem kurze Tests, die sonst eingesetzt werden, um die Fahrtüchtigkeit zu überprüfen. Diese Tests erfassen unter anderem Aufmerksamkeit und Reaktionsfähigkeit – Parameter, die auch für das sichere Landen eines Flugzeugs wichtig sind. Während die Auswertung der Studie andauert, wird die Druckkammer weiter genutzt, um ein anderes Alltagsphänomen zu erklären. Die Forscher simulieren diesmal die Druckverhältnisse bei der Tunneldurchfahrt eines Hochgeschwindigkeitszugs.
Die Druckkammer in einer Halle am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin sieht aus wie ein übergroßer Gastank. Überall auf der Oberfläche verlaufen Rohre ins Innere, die mit roten und blauen Ventilen versehen sind. Die Wände der Kammer sind aus Stahl und so dick, dass sie Drücke von bis zu 100 bar aushalten können.
"Beim Einsteigen bitte erst mal ein Bein voraus und dann das zweite. Die coole Methode ist natürlich mit beiden Beinen voraus, aber das ist äußert kopfgefährlich."
Daniel Rooney hebt den schweren Metalldeckel wieder von der Öffnung und greift nach dem Bügel, der darüber angebracht ist. Dann steigt er mit den Füßen voran durch die runde Öffnung ins Innere. In der Kammer ist es halbdunkel, die kleinen Bullaugen lassen nur wenig Licht hinein. Auch hier sind die Wände voller Rohre und Ventile. Dadurch kann Luft in die Kammer hineingeblasen oder herausgesaugt werden. Wenn die Öffnung verschlossen ist, entsteht so im Inneren je nach Bedarf ein Unter- oder Überdruck. Rooney:
"Das hier war letztendlich eine Sättigungstauchanlage, in der Tieftauchgänge simuliert wurden. Und dieser Kammerteil hat die Taucherglocke simuliert."
Jetzt diente die Druckkammer den Forschern dazu, die Luftbedingungen an Bord eines Flugzeugs zu simulieren. Mit den Experimenten wollten die Forscher herausfinden, ob die Schlafqualität während eines Langstreckenflugs auch von den Luftverhältnissen in der Flugzeugkabine abhängt. Denn wenn ein Flugzeug steigt, sinkt der Luftdruck in seinem Inneren. Zwar nicht so stark wie außerhalb des Flugzeugs, aber doch spürbar.
"Der Druck in einem Flugzeug entspricht dem von einem Berg von etwa 2400 Metern. Was sich nicht ändert, ist die prozentuale Zusammensetzung der Luft."
Sowohl am Boden als auch auf Reiseflughöhe ist jedes fünfte Molekül in der Luft ein Sauerstoffmolekül. Doch weil bei niedrigerem Luftdruck insgesamt weniger Moleküle vorhanden sind, ist in einem Flugzeug auf Reiseflughöhe auch die absolute Menge an Sauerstoffteilchen kleiner, das heißt es sind pro Liter Luft weniger Sauerstoffmoleküle vorhanden. Diese niedrige Zahl an Sauerstoffmolekülen, so die Vermutung der Forscher, könnte der Grund für den schlechteren Schlaf im Flugzeug sein.
"Ich würde sagen, wir gehen jetzt mal in den nächsten Teil der Kammer. Jetzt am besten mit beiden Beinen zuerst, hier ist der Bügel."
Daniel Rooney klettert durch eine weitere tunnelartige Öffnung in den hinteren Teil der Kammer, den Wohnraum mit Schlafbereich und Mini-Bad.
"Das hier ist tatsächlich der Sanitärbereich dieser Tauchkammer, wenn man nach unten schaut, da ist ein Lochgitter, das heißt über uns war zumindest auch mal ein Duschkopf angebracht."
Außerdem gibt es ein Waschbecken und eine Toilette, sowie Platz für vier Pritschen. Hier schliefen im Wechsel jeweils vier von 16 Probanden, die an der Studie teilnahmen. Tagsüber gingen sie ihrem normalen Alltag nach, abends kamen sie für insgesamt neun Nächte ans Institut. Während sie in der luftdicht verschlossenen Druckkammer schliefen, variierten die Forscher von Nacht zu Nacht sowohl den Druck als auch den Anteil von Sauerstoff. Mal schliefen die Probanden unter den Bedingungen, die auf Meereshöhe herrschen, mal unter denen in der Kabine eines Passagierflugzeugs auf Reiseflughöhe. In manchen dieser Nächte ließen die Forscher zusätzlichen Sauerstoff in die Kammer strömen. Rooney:
"Das heißt wir haben den Anteil Sauerstoff, der hier in der Kammeratmosphäre zirkuliert, erhöht. Und das haben wir zunächst erst mal soweit gemacht, dass wir den kompletten Sauerstoff ausgeglichen haben, dass die Leute im Grund bei einem niedrigeren Umgebungsdruck die gleiche Menge Sauerstoff geatmet haben wie auf Meereshöhe."
Die Probanden schliefen außerdem in einer Art Zelt, das ihnen das Gefühl geben sollte, an Bord eines Flugzeugs zu sein. Über Lautsprecher wurden typische Fluggeräusche eingespielt.
"Wir habe es auch so gestalten, dass wir den Leuten immer entsprechende Durchsagen gemacht haben. Wir rollen jetzt langsam aufs Rollfeld, wir starten jetzt, wir fliegen da und da hin und wenn wir sie morgens geweckt haben, haben wir auch gesagt: 'Hallo, hier ist das Cockpit, wir gehen jetzt wieder zum Landeanflug über.'"
Den Schlaf der Probanden überwachten die Forscher mit medizinischen Geräten aus dem Schlaflabor. Aufgezeichnet wurden Herzfrequenz und Hirnströme sowie die Aktivität der Kiefermuskulatur. Anhand dieser Daten können die Forscher die einzelnen Schlafphasen erkennen, die sich im Verlauf der Nacht zyklisch abwechseln und für die Schlafqualität ausschlaggebend sind.
"Das was wir brauchen sind vollständige Schlafzyklen. Und eine Sache, die wir zum Beispiel gesehen haben, dass beim Schlafen im Flugzeug diese Schlafzyklen kaputt gehen."
Die unvollständigen Schlafzyklen sind ein Indikator für schlechteren Schlaf und waren dann zu sehen, wenn die Probanden während der Nacht weniger Sauerstoff zur Verfügung hatten. Um objektiv zu beurteilen, wie erholsam der Schlaf unter bestimmten Bedingungen war, absolvierten die Probanden am Morgen außerdem kurze Tests, die sonst eingesetzt werden, um die Fahrtüchtigkeit zu überprüfen. Diese Tests erfassen unter anderem Aufmerksamkeit und Reaktionsfähigkeit – Parameter, die auch für das sichere Landen eines Flugzeugs wichtig sind. Während die Auswertung der Studie andauert, wird die Druckkammer weiter genutzt, um ein anderes Alltagsphänomen zu erklären. Die Forscher simulieren diesmal die Druckverhältnisse bei der Tunneldurchfahrt eines Hochgeschwindigkeitszugs.