Nowe badanie potwierdza, że sukces przyszłej bazy księżycowej NASA zależy w dużej mierze od projektu misji, który powinien umożliwić astronautom dobrą współpracę w sposób niezależny od treningu psychologicznego.
Celem badania było zidentyfikowanie „specyficznych warunków” powodzenia misji i wyszukanie wszelkich „sygnałów ostrzegawczych”, które mogą stanąć na przeszkodzie, powiedziała Space.com główna badaczka Anamaria Berea, socjolog zajmujący się obliczeniami na Uniwersytecie George’a Masona (GMU). (Pierwszy autor Badanie PLOS ONEktóry został opublikowany w maju, był Raymond Vera z GMU.)
Zespół przeprowadził badania, korzystając z modeli agentowych, które stanowią narzędzia do symulacji obliczeniowych w różnych dziedzinach, od badania stad ptaków po rozprzestrzenianie się chorób – powiedziała Berea. Choć dużo współczesna sztuczna inteligencja „trenuje” lub „uczy się” ekstrapolacji na podstawie informacji dostarczonych w zestawie danych, modelowanie oparte na agentach zamiast tego wykorzystuje zestaw danych do „zrozumienia pojawiających się zjawisk, które nie mają jednej pojedynczej przyczyny ani bezpośredniej przyczyny” – powiedziała.
Zespół badawczy rozważył scenariusze dotyczące liczby astronautów na pokładzie baza księżycowa i jak często będą miały miejsce misje zaopatrzeniowe. Na przykład w „przypadku początkowym” zakładany czas trwania misji wynosił trzy miesiące, z pojedynczym zaopatrzeniem w żywność, wodę, powietrze i świeżą grupę astronautów w drugim miesiącu.
Korzystając ze złożonej analizy prawdopodobieństwa znanej jako symulacja Monte Carlo, modelowi astronauci w tym scenariuszu wykazali wskaźnik produktywności na poziomie około 20% w stosunku do oczekiwanych zadań, „co jest akceptowalne w typowym procesie produkcyjnym” – zauważyli autorzy.
Autorzy dodali, że ten wskaźnik produktywności nie uwzględnia niczego nieoczekiwanego, co może pojawić się podczas misji. „Niski wskaźnik ukończenia zadań sugeruje, że średnio zespoły mają trudności z przezwyciężeniem stresorów psychologicznych i zakłóceń środowiskowych” – napisali.
Lekcje z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej
NASA monitoruje produktywność w nieco inny sposób Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS). Agencja stosuje miernik zwany „wykorzystaniem”, który w dużej mierze odnosi się do ilości czasu pracy załogi i liczby badań naukowych przeprowadzanych na stacji kosmicznej podczas przyrostu lub wyprawy. Od 2014 r. program ISS sugerował, że idealne wykorzystanie powinno wynosić 35 godzin tygodniowo na załogę, jeśli w amerykańskiej części stacji kosmicznej pracują trzy osoby, i 68,5 godziny, jeśli w stacji kosmicznej pracuje cztery lub więcej osób. (Rosyjska strona ISS działa w tym zakresie w dużej mierze niezależnie.)
„NASA zasadniczo osiągnęła lub przekroczyła ten cel, ustanawiając maksymalny poziom średnio 120 godzin tygodniowo poświęconych na badania od października 2019 r. do kwietnia 2020 r.” – stwierdziło w raporcie Biuro Inspektora Generalnego NASA (OIG), które śledzi wszystkie te dane dotyczące wydajności. opublikowany we wrześniu 2024 r.
„Od marca 2022 r. do marca 2023 r., jak wynika z najnowszych opublikowanych danych, zaobserwowaliśmy wykorzystanie prawie 90 godzin tygodniowo” – zauważył OIG. „Oprócz godzin spędzonych tygodniowo na badaniach wzrosła liczba badań naukowych prowadzonych na orbicie”.
Rysunek 1 raportu OIG pokazuje również, że zarówno czas pracy załogi, jak i liczba badań naukowych rosną w latach 2000–2023, co sugeruje, że wykorzystanie stacji kosmicznej stale rośnie. Dzieje się tak pomimo okresowych i udokumentowanych zakłóceń, które wymagały od astronautów cofnięcia się o krok od produktywności, np awaryjne wycieki amoniaku wymagające spacerów kosmicznych, Katastrofa z 11 wrześnialub schronienie się w miejscu podczas krótkie wypadki takie jak śmieci kosmiczne przelatujące w promieniu kilku mil od stacji.
Jednak nie cały czas załogi można wykorzystać do wykorzystania, nawet jeśli wszystko pójdzie dobrze, ponieważ stacja wymaga normalnej konserwacji, takiej jak sprzątanie, a astronauci potrzebują także dziennego czasu na sen, posiłki i odrobinę relaksu. Ponadto wykorzystanie zwykle wzrasta w przypadku większych załóg na stacji kosmicznej w porównaniu z mniejszymi, ponieważ konserwacja staje się mniejszym obciążeniem i więcej rąk do wykonywania tych zadań.
Jednak OIG zauważyło, że „brak nadmiarowości” w kluczowych elementach zaopatrzenia stacji kosmicznej stwarza ryzyko w ich wykorzystaniu. Jako jeden przykład, SpaceX Kapsuły Crew Dragon i Roskosmos Sojuz to obecnie jedyne dwa pojazdy, które przywożą astronautów na stację. „Brak nadmiarowości i ograniczone możliwości transportu ładunku i załogi zwiększają ryzyko dla obecnej i przyszłej zdolności NASA do dostarczania kluczowych dostaw, nauki i załogi na stację i ze stacji w celu utrzymania bezpieczeństwa operacji i pełnego wykorzystania ISS” – napisano w raporcie OIG.
Izolowane środowiska
Ci z nas, którzy odbyli długie podróże samochodem w grupie lub pamiętają przebywanie w ciasnych pomieszczeniach ze współlokatorami lub rodziną podczas pandemii, mają pewne pojęcie o tym, jak wygląda izolowane, zamknięte środowisko (ICE): zatłoczone, z ograniczonymi zasobami i mające niewiele połączeń ze światem zewnętrznym. Kosmos to tylko jeden z przykładów prawdziwego ICE; w literaturze badano także izolowane bazy badawcze (jak na Antarktydzie) czy okręty podwodne, jak podaje odrębna publikacja Badanie 2021 w czasopiśmie Neuroscience & Biobehavioral Reviews.
Mówiąc prościej, ICE odnosi się do miejsca, w którym ludzie muszą pracować na wysokim poziomie w odosobnionych i często niebezpiecznych okolicznościach, mając jedynie wsparcie na odległość (jeśli to możliwe) ze strony kontroli misji lub jej odpowiednika. Jak wskazuje nowe badanie, baza księżycowa byłaby złożonym przykładem izolowanego środowiska – w którym znajdowaliby się nie tylko astronauci, ale także łaziki, inne roboty i okazjonalnie odwiedzające załogi.
„Przesłanką naszego podejścia do modelowania była próba lepszego zrozumienia czynnika ludzkiego biorącego udział w załogowych misjach kosmicznych, szczególnie tych w głębokim kosmosie, dla których nie mamy zbyt wielu danych historycznych” – powiedziała Berea.
To dlatego, że tylko garstka ludzi wyjechała dalej niska orbita okołoziemska — dwa tuziny, które poleciały do księżycowych krain Apollo misje na przełomie lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych XX wieku oraz czterech astronautów z NASA Artemida 2 lot wokół Księżyca w kwietniu tego roku.
„Przeanalizowaliśmy różne scenariusze dotyczące czasu trwania misji kosmicznych, liczby astronautów, potencjalnie nieprzewidzianych okoliczności, które mogą wydarzyć się na powierzchni Księżyca lub w habitacie” – powiedziała. Model sugerował, że w misjach o największym prawdopodobieństwie powodzenia będzie pracować sześciu astronautów księżyc jednocześnie, skąd napływają świeże zapasy Ziemia co dwa tygodnie i żadnych ekstremalnych wahań w środowisku spowodowanych takimi rzeczami jak promieniowanie lub uderzenie mikrometeorytu.
„Dla kontrastu, najgorszy scenariusz zakłada obecność czterech astronautów na Księżycu jednocześnie, jedynie miesięczne okno między Ziemią a Księżycem oraz umiarkowane lub wysokie prawdopodobieństwo wystąpienia niekorzystnych warunków środowiskowych” – stwierdziła Berea. Zapytana, czy szkolenie ma wpływ na łagodzenie niekorzystnych skutków, niekoniecznie zgodziła się ze stwierdzeniem, że lata pracy włożone przez astronautów NASA i innych agencji będą bardziej efektywne niż krótsze szkolenia stosowane w celu analogi bazy księżycowej.
„Ludzie mogą być bardzo, bardzo dobrze wyszkoleni, ale w przypadku misji długotrwałych lub misji w głębokim kosmosie zawsze w grę wchodzi czynnik ludzki” – powiedziała. „Przyjrzeliśmy się kombinacjom umiejętności i osobowości w zespole astronautów i odkryliśmy, że istnieje cienka granica między zespołem, który jest za mały, a zespołem, który jest zbyt duży, a istnieją synergie i wyłaniające się zachowania, które wynikają z interakcji ludzi ze sobą i ze swoim otoczeniem.
„Zespół to więcej niż suma jego ludzi” – kontynuowała. „Najlepszym sposobem na przezwyciężenie tych problemów nie jest zwiększenie liczby szkoleń, ale dopracowanie innych aspektów misji: czasu trwania misji, częstotliwości misji zaopatrzeniowych oraz planów awaryjnych na wypadek wypadków i nieprzewidzianych warunków w ekstremalnych warunkach”.
NASA jednak poddaje swoje załogi ISS wieloletniemu szkoleniu w zdalnym środowisku na długo przed wypłynięciem przez właz stacji kosmicznej – a dowódca Artemis 2 Reida Wisemana powiedział „New Yorkera”. że rozległe szkolenie psychospołeczne doprowadziło do oczywistej bliskości widocznej na żywo wśród jego czterech członków załogi Księżyca, pomimo ciasnych pomieszczeń (i problemy z linią wentylacyjną co prowadziło do sporadycznych problemów z toaletą).
Ta interwencja psychologiczna podczas szkolenia była zaplanowana. „Przygotowania rozpoczynają się od rekrutacji osób zdrowych psychicznie, a następnie zapewnienia szkolenia, które pomoże im radzić sobie z potencjalnymi sytuacjami i problemami” napisał the Kanadyjska Agencja Kosmiczna tego szkolenia, powołując się na protokoły NASA. „Astronauci powtarzają to szkolenie na tyle często, że potrafią przewidzieć reakcje własne i swoich kolegów z drużyny. Otrzymują także stałe wsparcie od zespołów naziemnych i mają dostęp do różnorodnych narzędzi, które pomagają im radzić sobie w potencjalnie trudnych sytuacjach”.
Berea zauważyła jednak, że psychologia stanowi część (ale nie jest przedmiotem zainteresowania) symulacji jej zespołów, w tym uwzględnia wyniki i dane NASA TLX (wskaźnik obciążenia zadaniem), które mierzą radzenie sobie i stres astronautów. Badacze rozważyli także studia przypadków dotyczące analogów, w tym Antarktyczne misje badawcze i czas spędzony na pokładach łodzi podwodnych lub platform wiertniczych, jako przykłady.
„Musimy zwracać uwagę nie tylko na astronautów, ale na zespół jako całość, a każdy zespół i misja kosmiczna są wyjątkowe. Nie będziemy w stanie modelować ich za pomocą statystyk ani sztucznej inteligencji” – powiedziała. „Ale możemy się upewnić, że zanim wyślemy kogokolwiek na Księżyc, aby żył i pracował na Księżycu, dobrze rozumiemy złożoność interakcji i scenariuszy, z którymi będą musieli się zmierzyć podczas misji, i możemy w tym pomóc”.
