Будущие базы на Луне и Марсе придется проектировать не только с учетом радиации, температуры, герметичности и запасов кислорода. Не менее важной задачей становится сама организация внутреннего пространства. Исследователи разработали систему, которая связывает особенности конструкции экстремальных местообитаний с психологическими, эмоциональными и социальными последствиями для людей.
Идея заключается в том, что архитектура космического поселения способна влиять на уровень стресса, ощущение изоляции, качество сна, возможность уединиться, социальные связи между членами экипажа и даже чувство привязанности к месту. Для короткой экспедиции эти факторы могут иметь второстепенное значение. Для многомесячного или многолетнего пребывания они становятся частью общей надежности миссии.
Исследователи собрали результаты многочисленных научных работ и экспертных оценок в единую систему взаимосвязей. На ее основе создан интерактивный инструмент Human-Environment Connection and Interaction Atlas, или HECIA, предназначенный прежде всего для разработчиков космических и других экстремальных местообитаний.
Космический дом придется проектировать иначе, чем обычный
Космический аппарат традиционно рассматривается прежде всего как техническая система жизнеобеспечения. Он должен обеспечивать экипаж воздухом, водой, пищей, энергией и защитой от внешней среды. Пространство внутри ограничено, поэтому каждый элемент конструкции должен выполнять конкретную функцию.
Однако по мере увеличения продолжительности полетов меняется сама постановка задачи.
На орбите Земли экипаж может находиться в относительно небольшом объеме в течение месяцев, но при этом сохраняется возможность сравнительно быстро вернуться на планету. Кроме того, связь с Землей практически постоянна.
Экспедиция к Марсу будет принципиально другой. Расстояние увеличится настолько, что общение с Землей перестанет быть мгновенным. Запасы будут ограничены, а возможности внешней помощи — практически отсутствовать. Само пребывание в замкнутой среде продлится значительно дольше.
Поэтому для будущих поселений недостаточно обеспечить человеку возможность физически выжить. Необходимо создать условия, при которых экипаж сможет продолжать нормально работать и взаимодействовать на протяжении всей миссии.
Именно эту проблему исследователи предлагают учитывать уже на стадии проектирования.
Планировка может влиять на отношения между членами экипажа
Одним из наиболее очевидных факторов является расположение помещений.
В обычном здании коридоры, лестницы, входы и общественные зоны часто воспринимаются исключительно как элементы функциональной планировки. В изолированном космическом поселении они одновременно становятся частью социальной среды.
Исследователи учитывали данные, согласно которым расположение проходов, лестниц и входов может способствовать формированию дружеских связей и социальной сплоченности.
Из этого следует важный принцип проектирования: некоторые общественные пространства можно расположить таким образом, чтобы люди регулярно пересекались в процессе повседневной жизни.
Например, соединение общественных зон через определенные маршруты может увеличивать вероятность естественных встреч между членами экипажа. Это отличается от ситуации, когда каждый человек может большую часть времени перемещаться по полностью изолированному маршруту.
При этом речь не идет о том, что людей необходимо постоянно заставлять общаться.
Напротив, задача состоит в создании среды, которая предоставляет возможности для общения, не лишая человека возможности уединиться.
Уединение тоже является частью здоровой среды
На первый взгляд может показаться, что в небольшом космическом поселении полезнее максимально увеличить количество общих пространств.
Однако постоянное присутствие других людей создает собственную проблему.
В условиях ограниченного объема человек практически не может полностью дистанцироваться от членов экипажа. Если в проекте отсутствуют места, где можно побыть одному, возможность восстановления после социальной нагрузки становится ограниченной.
Поэтому исследователи рассматривают приватность как один из элементов, способных влиять на психологическое состояние.
Особенно интересен этот фактор в контексте ностальгии и тоски по Земле. Возможность изменять собственное окружение и иметь некоторую личную территорию может способствовать формированию привязанности к месту проживания.
Иными словами, космический дом должен одновременно позволять человеку быть частью экипажа и оставаться отдельной личностью.
В будущем интерьер может быть перестраиваемым
Еще один рассматриваемый фактор — возможность изменять конфигурацию пространства.
Перестраиваемая среда способна влиять на ощущение принадлежности к месту и уменьшать некоторые проявления тоски по дому.
Это особенно важно для длительных экспедиций.
Если внутреннее пространство остается полностью неизменным на протяжении многих месяцев, человек постоянно находится в одном и том же визуальном и физическом окружении. Возможность хотя бы частично менять расположение элементов среды создает ощущение контроля над собственным пространством.
Исследователи связывают перестраиваемость с формированием привязанности к месту.
При этом речь не идет о необходимости превращать космическую станцию в постоянно меняющийся интерьер. Конкретные решения будут зависеть от конструкции конкретного объекта, его массы, доступного объема, систем безопасности и других ограничений.
Освещение становится частью системы жизнеобеспечения
Свет в космическом поселении нужен не только для того, чтобы человек видел окружающие предметы.
Освещение связано с циркадными ритмами — внутренними биологическими циклами организма, регулирующими, в частности, сон и бодрствование.
Исследования NASA уже рассматривали влияние параметров освещения на сон, перестройку циркадных ритмов и производительность.
Поэтому при проектировании длительных космических миссий освещение необходимо рассматривать как один из факторов, влияющих на поведение и состояние экипажа.
В HECIA этот тип связи включен в общую систему: конструктивное решение → воздействие на человека → возможное влияние на поведение и работоспособность.
Это позволяет рассматривать освещение не отдельно от архитектуры, а как часть единой среды обитания.
Почему сон особенно важен для космических миссий
Нарушение сна способно затронуть сразу несколько аспектов работы экипажа.
Если человек плохо спит, меняется его состояние бодрствования, способность концентрироваться и выполнять задачи. В условиях космической миссии последствия могут быть серьезнее, чем в обычной жизни, поскольку возможности заменить человека или предоставить ему полноценный отдых ограничены.
Причины проблем со сном могут быть разными. Среди них — параметры освещения, режим работы, шум, особенности внутренней среды и отсутствие привычной смены условий.
Поэтому будущий космический жилой модуль должен быть рассчитан не только на размещение спального места.
Необходимо учитывать весь набор факторов, способных влиять на качество сна.
Когда говорят о психологических рисках длительного космического полета, чаще всего упоминают изоляцию.
Но исследователи рассматривают более широкий набор состояний и взаимодействий.
В созданной ими системе учитываются стресс, тревожность, автономность, ностальгия, любопытство, усталость, социальные связи и чувство близости с другими членами экипажа.
Всего команда выделила 14 основных эмоций и переживаний, которые могут иметь значение при проектировании среды в экстремальных условиях.
Такой подход отличается от традиционной оценки космического жилья исключительно по техническим характеристикам.
Здесь объект рассматривается как среда, которая постоянно взаимодействует с человеком.
Что такое HECIA
Разработанная система получила название Human-Environment Connection and Interaction Atlas — HECIA.
Она представляет собой интерактивный инструмент, в котором различные характеристики местообитания связаны с возможными последствиями для поведения и благополучия человека.
Исследователи построили систему по принципу направленных графов, аналогичному подходу, который используется NASA для анализа рисков космических миссий.
В такой схеме один фактор может быть связан с несколькими последующими последствиями.
Например, увеличение расстояния от Земли является ограничением миссии. Оно связано с ограничениями доступа к ресурсам, медицинской помощи и общению с семьей и друзьями. Эти факторы, в свою очередь, могут иметь отношение к ностальгии или тоске по дому.
Таким образом, один элемент миссии может влиять на человека не напрямую, а через целую цепочку взаимосвязанных факторов.
От риска можно двигаться как вперед, так и назад
Одной из особенностей HECIA является возможность использовать систему в двух направлениях.
Первый подход начинается с конструктивного решения.
Проектировщик выбирает определенный параметр среды, после чего система показывает связанные с ним возможные последствия для поведения и состояния человека.
Второй подход начинается с проблемы.
Например, разработчика интересует снижение социальной изоляции. Он выбирает соответствующий результат и получает информацию о конструктивных элементах, которые могут быть с ним связаны.
Это позволяет использовать систему не только для оценки уже готового проекта, но и при разработке концепции нового поселения.
На примере Марса система показывает всю сложность задачи
При проектировании экспедиции к Марсу расстояние от Земли является одним из фундаментальных ограничений.
Проблема не сводится к продолжительности перелета.
Удаленность означает ограниченный доступ к ресурсам, медицинским возможностям и непосредственной поддержке со стороны Земли. Связь с близкими также становится менее простой, чем во время пребывания на околоземной орбите.
В HECIA эти факторы связаны с возможным усилением ностальгии и тоски по дому.
Но дальше появляется следующий уровень.
Если проектировщик хочет уменьшить влияние такого фактора, система позволяет перейти к понятиям, связанным с привязанностью к месту.
А уже от них можно перейти к конкретным характеристикам среды — например, приватности и возможности перестраивать пространство.
Так формируется цепочка от фундаментального ограничения миссии до архитектурного решения.
Космический интерьер становится инструментом профилактики
Главная идея такого подхода заключается не в том, чтобы лечить психологические проблемы после их появления.
Гораздо эффективнее учитывать потенциальные риски на этапе проектирования.
Если определенная конфигурация помещения может ухудшать приватность, это можно учесть до начала строительства.
Если отсутствие общественных пространств затрудняет социальное взаимодействие, это можно изменить на стадии разработки.
Если освещение способно нарушать режим сна, соответствующую систему можно спроектировать заранее.
В космосе подобный подход особенно важен из-за высокой стоимости ошибок.
Изменить интерьер уже находящегося на орбите космического аппарата значительно сложнее, чем внести изменения в проект на Земле.
Для лунной или марсианской базы проблема будет еще серьезнее.
Почему нельзя создать универсальный космический интерьер
Исследователи специально подчеркивают, что HECIA не является готовой инструкцией, по которой можно построить любое экстремальное местообитание.
Конкретный проект зависит от его назначения и технических ограничений.
Орбитальная станция, лунная база, марсианский жилой модуль и подводная станция будут иметь совершенно разные условия.
Даже два жилых модуля на одной планете могут существенно различаться по размеру, численности экипажа, продолжительности миссии и степени автономности.
Поэтому один и тот же архитектурный прием не обязательно будет одинаково эффективен в разных условиях.
HECIA предназначена прежде всего для выявления взаимосвязей, которые проектировщик может не заметить при обычном инженерном анализе.
Не только космос: подводные лодки и полярные станции
Методика создавалась для космических условий, но область ее применения значительно шире.
Исследователи указывают на подводные лодки, нефтяные платформы, полярные экспедиции и другие изолированные среды.
Общим для них является сочетание ограниченного пространства, удаленности от обычной инфраструктуры и длительного пребывания одних и тех же людей в замкнутой среде.
В таких условиях архитектура тоже становится частью системы обеспечения работоспособности людей.
Еще более необычным примером исследователи называют места, связанные с гуманитарными кризисами, включая лагеря беженцев и зоны военных конфликтов.
Там также приходится учитывать стресс, ограниченность пространства, отсутствие приватности и другие факторы окружающей среды.
Почему опыт Земли важен для космических поселений
Несмотря на принципиальную разницу между Землей и космосом, многие психологические реакции человека остаются общими.
Человеку необходимы возможность отдыхать, сохранять определенную автономность, взаимодействовать с другими людьми и иметь личное пространство.
Поэтому разработчики космических поселений могут использовать результаты исследований, проведенных в других экстремальных средах.
Подводные лодки уже давно используются для изучения жизни людей в замкнутом пространстве. Полярные станции позволяют исследовать длительную изоляцию. Экспедиции в удаленные регионы дают данные о взаимодействии небольших групп людей в условиях ограниченных ресурсов.
Все эти сведения могут быть полезны при создании будущих космических баз.
Архитектура не заменит психологическую подготовку
Важно не переоценивать возможности проектирования.
Хорошая планировка не устранит все проблемы длительного пребывания в космосе.
На состояние экипажа будут одновременно влиять множество факторов: продолжительность миссии, физическая нагрузка, качество сна, радиационная среда, микрогравитация или частичная гравитация, отношения внутри экипажа, рабочая нагрузка и связь с Землей.
Поэтому архитектура является только одним из элементов комплексной системы.
Но ее преимущество заключается в том, что решения можно принимать заранее.
Среда, в которой человек будет проводить месяцы или годы, создается еще до начала миссии.
Почему психологический комфорт связан с безопасностью
В обычной жизни психологическое состояние человека часто рассматривают отдельно от надежности технических систем.
В космическом полете граница между ними становится менее заметной.
Если человек испытывает сильную усталость, ему сложнее выполнять сложные операции.
Если возникают конфликты внутри экипажа, ухудшается командное взаимодействие.
Если нарушен сон, может снижаться способность концентрироваться.
Если человек не имеет возможности побыть в одиночестве, повышается нагрузка от постоянного социального контакта.
Поэтому поведенческие и социальные факторы могут иметь прямое отношение к эффективности работы экипажа.
Именно по этой причине NASA уже использует систематический анализ рисков, связанных с человеческим фактором.
Новая работа расширяет этот подход на саму архитектуру местообитания.
Космический дом должен поддерживать автономность
Автономность — еще один фактор, который исследователи включили в число значимых поведенческих результатов.
В условиях Земли человек может самостоятельно выбирать множество параметров окружающей среды.
Можно выйти на улицу, сменить помещение, встретиться с друзьями, отправиться в другое место или просто провести время в одиночестве.
В космическом поселении возможности значительно ограничены.
Поэтому особенно важно предоставить человеку максимальный разумный уровень контроля над доступной ему средой.
Это может выражаться в возможности выбирать места для работы и отдыха, регулировать личное пространство или изменять некоторые элементы интерьера.
Такой подход не устраняет физическую ограниченность космического жилья, но может сделать ее психологически более приемлемой.
Социальная среда не менее важна, чем личное пространство
Существует и обратная проблема.
Если проект слишком сильно ориентирован на индивидуальность, экипаж может начать проводить слишком много времени раздельно.
Для длительной миссии это тоже нежелательно.
Команде необходимо взаимодействовать, обмениваться информацией и поддерживать рабочие отношения.
Поэтому архитектура должна создавать баланс между двумя противоположными потребностями.
С одной стороны, человеку необходимо личное пространство.
С другой — нужны общественные зоны, где экипаж может встречаться.
Именно поэтому исследователи рассматривают связи между планировкой, приватностью, социальным взаимодействием и сплоченностью команды как единую систему.
Любопытство тоже оказалось важным фактором
Среди 14 выделенных эмоций и переживаний присутствует любопытство.
Для космической миссии это особенно интересная категория.
Человек находится в среде, где практически все отличается от привычного земного окружения. Но при многомесячном пребывании даже необычная обстановка становится повседневностью.
Поэтому внутреннее пространство может быть организовано таким образом, чтобы сохранять разнообразие впечатлений и возможности для исследовательской активности.
При этом конкретные способы реализации будут зависеть от конструкции и назначения поселения.
Исследование не утверждает, что существует один определенный дизайн, который гарантированно повышает любопытство. Оно систематизирует существующие данные о связи между характеристиками среды и поведением человека.
Ностальгия становится инженерной задачей
Тоска по дому обычно воспринимается как эмоциональная проблема, которую невозможно решить средствами инженерии.
Но исследователи предлагают более сложный взгляд.
Если определенные характеристики среды связаны с чувством привязанности к месту, их можно учитывать при проектировании.
Перестраиваемость пространства и наличие приватных зон рассматриваются как элементы, которые могут влиять на формирование такой привязанности.
Это не означает, что человек перестанет скучать по Земле.
Задача заключается в другом: создать место, которое со временем сможет восприниматься не только как рабочий модуль или временное убежище, но и как собственная среда обитания.
Для многолетнего пребывания это принципиальное различие.
От «жизни в контейнере» к полноценной среде обитания
Первые представления о космических полетах часто исходили из идеи максимально компактного технического модуля.
Человек находится внутри аппарата, выполняет необходимые задачи, спит, ест и работает.
По мере увеличения продолжительности миссий такой подход становится недостаточным.
Если люди должны находиться в космосе месяцами или годами, место проживания перестает быть просто оболочкой вокруг систем жизнеобеспечения.
Оно превращается в постоянную среду, которая определяет значительную часть повседневного опыта.
Поэтому возникает новая область исследований — проектирование пространства с учетом поведения человека.
Какие факторы теперь можно учитывать
Разработанная система объединяет целый ряд характеристик среды и возможных последствий.
Среди них:
— освещение и его связь со сном и циркадными ритмами;
— планировка и возможность социального взаимодействия;
— доступность приватного пространства;
— перестраиваемость среды;
— расстояние от Земли и связанные с ним ограничения;
— доступ к ресурсам;
— возможности медицинской поддержки;
— связь с семьей и друзьями;
— социальная изоляция;
— стресс и тревожность;
— усталость;
— автономность;
— ностальгия;
— любопытство;
— социальная сплоченность.
Вместе эти элементы образуют гораздо более сложную картину, чем традиционная оценка космического жилья по площади и набору оборудования.
Будущая база на Марсе может проектироваться как полноценный дом
Если человечество действительно перейдет от кратковременных экспедиций к постоянному присутствию на Луне или Марсе, требования к архитектуре изменятся.
Поселение придется рассматривать как место, где люди не только работают, но и проводят свободное время, спят, общаются, конфликтуют, восстанавливаются после нагрузки и формируют привычки.
В такой системе коридор перестает быть просто коридором.
Спальня — не просто место для сна.
Общая зона — не просто помещение для приема пищи.
Освещение — не просто средство обеспечить видимость.
Каждый из этих элементов может иметь последствия для поведения человека.
Именно такие взаимосвязи исследователи пытаются сделать видимыми с помощью HECIA.
Это особенно важно для полетов к Марсу
Лунные миссии могут стать первым этапом развития длительной внеземной инфраструктуры, но Марс предъявит гораздо более жесткие требования.
Чем дальше от Земли находится экипаж, тем меньше возможностей оперативно получить помощь.
Увеличивается продолжительность автономной работы, а психологические последствия изоляции становятся более значимыми.
При этом марсианский экипаж должен будет одновременно выполнять научные и технические задачи, обслуживать инфраструктуру и поддерживать нормальную работу поселения.
Ошибки, возникающие из-за усталости, конфликтов или плохой организации среды, могут иметь последствия для всей миссии.
Поэтому психологические и социальные аспекты необходимо учитывать вместе с техническими еще до начала экспедиции.
Новый подход не обещает идеального космического жилья
Исследователи не предлагают универсального рецепта.
HECIA не говорит проектировщику, какой именно формы должна быть спальня или сколько метров должен иметь коридор.
Вместо этого инструмент показывает связи между решениями и возможными последствиями.
Это принципиальная разница.
Архитектор или инженер может выбрать конкретное решение исходя из массы конструкции, доступного пространства, требований безопасности и других условий, а затем проверить, какие поведенческие факторы оно потенциально затрагивает.
Такой подход позволяет учитывать человеческий фактор системно, а не добавлять его в проект в последний момент.
Космос становится испытанием для архитектуры
Освоение Луны и будущие экспедиции к Марсу потребуют решения большого количества технических проблем. Необходимо обеспечить защиту от радиации, герметичность, энергоснабжение, водоснабжение, производство кислорода и надежность систем жизнеобеспечения.
Но после решения этих задач останется другая проблема: в этих конструкциях должны будут жить люди.
Человек не является обычным элементом технической системы. Ему необходимо пространство для сна, работы, общения и восстановления.
Поэтому будущие космические поселения придется проектировать одновременно как инженерные сооружения и как человеческую среду.
Исследование, опубликованное в npj Microgravity, предлагает один из способов систематизировать эту задачу. Авторы собрали результаты предыдущих исследований и экспертных оценок и связали конструктивные особенности экстремальных местообитаний с поведенческими последствиями. На этой основе был создан HECIA — интерактивный атлас взаимосвязей между окружающей средой и состоянием человека.
Главное значение этой работы заключается в изменении самого подхода к космической архитектуре. Надежное поселение должно защищать человека от внешней среды, но одновременно не создавать внутри него новую систему рисков. Планировка, освещение, приватность, социальные пространства и возможность изменять окружающую среду становятся частью общей конструкции миссии.
Для короткого полета можно было бы считать это второстепенными деталями. Для экспедиции, которая продлится месяцы или годы, они уже относятся к фундаментальным требованиям. И если человечество действительно начнет строить постоянные поселения за пределами Земли, проектировать придется не просто герметичные модули, а места, в которых человек сможет длительное время нормально жить и работать.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
Эмоционально вполне согласен. Отчасти это отражено в «марсианине», хотя там он был один. Изоляция.