Le missioni spaziali sono tornate al centro dell’attenzione con Artemis II, che riporta gli esseri umani in prossimità della Luna dopo decenni. Tra i temi che queste missioni rendono evidenti ce n’è uno meno visibile, ma direttamente legato alla luce: il mantenimento del ritmo circadiano in assenza di un ciclo naturale luce-buio di ventiquattro ore. [Immmagine in header cortesia European Space Agency]
Image Credit: NASA
I ritmi circadiani nello spazio
Sulla Stazione Spaziale Internazionale ad esempio il Sole sorge e tramonta circa sedici volte al giorno: nell’arco di ventiquattro ore si susseguono quindi sedici cicli luce-buio, uno ogni novanta minuti circa. Il dato è coerente con quanto riportato da ESA e NASA sulla dinamica orbitale della ISS, che completa un’orbita terrestre in circa novanta minuti (ESA, 2023; NASA, ISS reference data).
Il sistema circadiano umano si sincronizza invece su un ciclo di circa ventiquattro ore attraverso l’esposizione alla luce, che agisce come principale riferimento temporale.
Sedici cicli distribuiti nell’arco di ventiquattro ore risultano troppo ravvicinati per essere interpretati correttamente dall’organismo, con una conseguente asincronia del ritmo circadiano: il momento biologico del sonno non coincide più con quello programmato e la vigilanza nelle ore di attività non è sostenuta da una fase circadiana favorevole.
Nelle missioni spaziali questa condizione è documentata da anni e comporta una riduzione della qualità del sonno, un aumento della variabilità delle prestazioni e un maggiore rischio operativo. Le rilevazioni indicano che gli astronauti dormono in media circa sei ore per notte durante le missioni, meno delle sette-nove ore generalmente raccomandate per un adulto.
All’interno dei moduli abitativi, la gestione della luce assume quindi una funzione che va oltre la visione (Non Image Forming). L’esposizione luminosa fornisce all’organismo informazioni temporali attraverso un meccanismo ben definito: una parte del sistema visivo, mediata dalle cellule gangliari retiniche fotosensibili, contribuisce a regolare processi come la secrezione di melatonina e l’alternanza tra sonno e veglia.
La letteratura scientifica sul tema indica una particolare sensibilità del sistema circadiano alle lunghezze d’onda corte, nell’area del blu (460-480nm), e una risposta diversa a seconda del momento della giornata in cui avviene l’esposizione (Rahman et al., 2022).
Come si interviene sull’asincronia del ritmo circadiano
In assenza di un ciclo naturale affidabile, queste informazioni devono essere organizzate artificialmente in modo coerente. Negli ultimi anni sono stati sviluppati sistemi di illuminazione a spettro dinamico che introducono una variazione controllata nel corso della giornata, con l’obiettivo di sostenere l’allineamento circadiano.
Un esempio documentato è l’apparecchio LED sviluppato da SAGA Space Architects e testato sulla ISS durante la missione Huginn dall’astronauta ESA Andreas Mogensen. Secondo la documentazione ESA e SAGA, il dispositivo è composto da tre superfici che emettono luce ad angoli e lunghezze d’onda differenti ed è programmato per adeguarsi automaticamente all’orario di sonno pianificato. La variazione spettrale non segue un andamento uniforme, ma cambia nel corso delle giornate per avvicinarsi alla variabilità della luce naturale (ESA Commercialisation Gateway, 2023; ESA, 2023).
A livello sperimentale, uno studio condotto in un ambiente analogo alle missioni spaziali, della durata di quarantacinque giorni e con deficit di sonno cronico programmato, ha confrontato un protocollo di illuminazione dinamica con uno statico. Il protocollo dinamico prevedeva condizioni luminose con maggiore contenuto nelle lunghezze d’onda corte durante le ore operative, con una CCT percettiva di circa 6000 K, seguite da una riduzione dell’illuminamento fino a circa il 96% nelle tre ore precedenti il sonno. I risultati mostravano una migliore stabilità della fase circadiana e una maggiore probabilità che il sonno si vada a posizionare nella fase biologicamente corretta (Rahman et al., 2022).
L’aspetto rilevante riguarda la collocazione del sonno nel tempo: a parità di durata, il riposo risulta più efficace quando si verifica in corrispondenza della fase circadiana corretta.
Non solo nello spazio
Una condizione analoga è presente in molti ambienti terrestri nei quali la luce naturale risulta assente o insufficiente e l’illuminazione artificiale mantiene livelli e caratteristiche simili durante tutta la giornata, senza variazioni significative tra le diverse fasi.
In questi contesti il riferimento temporale fornito dalla luce tende a indebolirsi progressivamente, con effetti che emergono soprattutto sul ritmo sonno-veglia e sulla qualità della vigilanza. Le ricerche più recenti sulla relazione tra luce, salute e funzionamento del sistema nervoso stanno contribuendo a rendere più chiaro questo passaggio anche fuori dall’ambito spaziale (Figueiro, 2026).
La luce, in questo senso, non definisce soltanto le condizioni di visione di uno spazio: contribuisce a costruire un riferimento temporale che accompagna l’organismo nel corso della giornata e concorre a mantenere la sincronia del ritmo circadiano.
Fonti
Rahman SA et al. Effects of dynamic lighting on circadian phase, self-reported sleep and performance during a 45-day space analog mission with chronic variable sleep deficiency. Journal of Pineal Research, 73(4):e12826, 2022. DOI: 10.1111/jpi.12826.
ESA. A good night’s sleep in orbit. European Space Agency, 31 agosto 2023.
NASA. Mental Well-Being in Space. NASA, 15 agosto 2024.
Figueiro MG. Minds in Motion. LD+A, April 2026.
