Моделирование показало, какие опасности подстерегают астронавтов на Луне

Новости МирТесен

Исследователи из Университета Джорджа Мейсона провели обширные виртуальные симуляции, моделирующие будущие лунные базы, в том числе проекты, предусмотренные программой Артемида NASA. Анализ показал, что небольшое количество членов экипажа и продолжительные миссии негативно сказываются на результативности, в то время как более короткие экспедиции и систематическая замена астронавтов способствуют снижению уровня стресса и поддержанию высокой производительности.

Для изучения взаимодействия людей друг с другом и с суровыми условиями Луны, исследователи создали модели функционирования гипотетической лунной базы и орбитальной станции Gateway. Специалисты подчеркивают, что недавний прогресс в технологиях и расширение коммерческой космонавтики способствовали активизации планирования длительных космических экспедиций. К числу наиболее значимых проектов относится программа «Артемида», направленная на обеспечение постоянного пребывания человека на Луне и подготовку к будущему освоению пути «Луна — Марс».

В своей работе авторы отмечают, что для успешной работы будущих лунных баз важно учитывать не только надёжность оборудования, но и психологическую готовность экипажа. В связи с этим, группа специалистов во главе с Рэймондом Верой создала агентную модель Lunar Base ABM, которая позволит анализировать поведение астронавтов в условиях изоляции и длительного стресса.

Участникам, выступающим в роли виртуальных астронавтов, были случайным образом назначены различные типы личности, соответствующие системе DISC: доминирующий, влиятельный, стабильный или добросовестный. Помимо этого, каждый участник получал определенный набор профессиональных навыков, параметры физического здоровья и дополнительные характеристики. Затем исследователи разработали подробную модель лунной базы, учитывающую распределение задач, эксплуатационные требования и внешние факторы. Эти данные основывались на результатах предыдущих космических миссий и наземных экспериментах, проводимых в экстремальных условиях, таких как антарктические станции и космические аналоги.

По словам исследователей, виртуальная симуляция была разработана с использованием теорий, касающихся небольших групп и командного взаимодействия, чтобы наиболее точно имитировать поведение астронавтов в процессе коммуникации друг с другом и с окружающей их обстановкой во время миссий Артемида IV и Артемида V. В рамках моделирования виртуальные астронавты со временем приспосабливались к условиям лунной базы, совершенствовали свои умения и повышали эффективность при выполнении стандартных задач.

Чтобы проверить реакцию участников, разработчики специально включали в сценарии различные нештатные ситуации. Иногда астронавтам необходимо было решать проблемы с техникой или ремонтировать луноходы, а в наиболее сложных сценариях они моделировали лунотрясения и воздействие сильных потоков радиации.

Имитационное моделирование, основанное на методе Монте-Карло и состоявшее из множества итераций, выявило непростую взаимосвязь между эффективностью работы и эмоциональным состоянием членов экипажа. В условиях выполнения стандартных задач астронавты, обладающие подходящими личностными качествами и необходимыми навыками, демонстрировали успешное выполнение работы. Однако с увеличением длительности миссии наблюдалось повышение уровня стресса и рост числа ошибок.

Исследования показали, что расширение состава экипажа способствует более быстрому профессиональному росту астронавтов и увеличивает шансы на благоприятное взаимодействие между участниками группы. Включение в команду новых специалистов, обладающих разнообразными навыками и личностными качествами, позволило стабилизировать работу базы и уменьшить нагрузку на остальных членов коллектива.

При оценке психологического состояния модели фиксировалась способность к адаптации к стрессовым факторам – внутреннее эмоциональное состояние космонавта – и уровень напряженности в коллективе, который демонстрировал наличие межличностных разногласий и психологического воздействия. На эти параметры влияли личные взаимоотношения, окружающая обстановка и непредвиденные обстоятельства, изменяя их динамику.

Согласно результатам исследования, продолжительные миссии, не предполагающие смену экипажа, оказывают дополнительное психологическое воздействие и негативно влияют на эффективность работы всей команды. В ситуациях, когда виртуальные астронавты подвергались воздействию радиации или сталкивались с лунотрясениями, наблюдалось снижение их эмоциональной стабильности и повышение уровня тревожности. Накопленный стресс со временем приводил к снижению эмоциональной устойчивости, что значительно уменьшало шансы на успешное выполнение поставленных задач.

По мнению авторов, эти модели позволят экспертам заблаговременно прогнозировать надежность будущих космических полетов, состав команд и распределение обязанностей. В перспективе ученые намерены усовершенствовать модель, добавив в нее данные о физиологических изменениях, вызванных длительным космическим перелетом, и о задержках в коммуникации с Землей, которые могут составлять несколько минут.

Учёные заявляют, что по мере приближения человечества к созданию постоянной лунной базы, изучение человеческого поведения приобретает такую же значимость, как и совершенствование инженерных решений. Специалисты подчеркивают, что психологические и социальные факторы оказали существенное влияние на успешное осуществление программ Apollo, Skylab, Space Shuttle и Международной космической станции, и в период коммерциализации космической деятельности их роль возрастёт ещё больше.

Исследование в журнале PLOS One.