Учёные смоделировали жизнь астронавтов на Луне и выявили главные угрозы для экипажей
Учёные из Университета Джорджа Мейсона провели тысячи виртуальных симуляций будущих лунных баз, включая объекты, которые планируется создать в рамках программы Артемида NASA, и выяснили, что небольшие экипажи и длительные миссии значительно ухудшают выполнение задач, тогда как более короткие экспедиции и регулярная ротация астронавтов помогают снижать стресс и поддерживать эффективность работы.
Исследователи смоделировали работу теоретической лунной базы и орбитальной станции Gateway, чтобы понять, как люди будут взаимодействовать друг с другом и с экстремальной средой Луны. Учёные отмечают, что в последние годы стремительное развитие технологий и рост коммерческой космической отрасли привели к активному планированию долговременных миссий в дальний космос. Одним из крупнейших проектов считается программа Артемида, целью которой является создание постоянного присутствия человека на Луне и последующее освоение маршрута «Луна — Марс».
Авторы работы подчёркивают, что успех будущих баз будет зависеть не только от надёжности техники, но и от психологической устойчивости экипажа. Именно поэтому команда под руководством исследователя Рэймонда Веры разработала специальную агентно-ориентированную модель Lunar Base ABM, предназначенную для анализа поведения астронавтов в условиях изоляции и постоянного стресса.
Виртуальным астронавтам случайным образом присваивали различные типы личности по системе DISC — доминирующий, влиятельный, устойчивый или добросовестный. Кроме того, каждому участнику задавались профессиональные навыки, параметры физического здоровья и дополнительные характеристики. После этого исследователи создали детализированную модель лунной базы с распределением задач, эксплуатационными требованиями и внешними факторами, основанными на данных прошлых космических миссий и наземных экспериментов в экстремальных условиях, включая антарктические станции и космические аналоги.
Учёные пояснили, что симуляция была построена на теориях малых групп и командной динамики, чтобы максимально реалистично воспроизвести взаимодействие астронавтов между собой и с окружающей средой во время миссий Артемида IV и Артемида V. В ходе моделирования виртуальные астронавты постепенно адаптировались к условиям базы, улучшали навыки и становились эффективнее в выполнении рутинных операций.
Однако исследователи намеренно вводили в сценарии различные экстремальные события. В одних случаях астронавтам приходилось устранять поломки оборудования или неисправности луноходов, а в более тяжёлых сценариях экипаж сталкивался с лунотрясениями и интенсивными радиационными всплесками.
Моделирование методом Монте-Карло, включавшее десятки тысяч итераций, показало сложный баланс между производительностью и психологическим состоянием экипажа. В сценариях с обычными задачами астронавты с совместимыми типами личности и подходящими навыками успешно справлялись с работой. Но по мере увеличения продолжительности миссии возрастали уровень стресса и количество ошибок при выполнении задач.
Учёные обнаружили, что увеличение численности экипажа помогает ускорять профессиональное развитие астронавтов и повышает вероятность совместимости характеров внутри группы. По сути, добавление новых участников с различными навыками и личностными особенностями стабилизировало работу базы и снижало нагрузку на остальных членов команды.
Для оценки психологического состояния модель отслеживала так называемую способность к преодолению стресса — внутреннее эмоциональное состояние астронавта — а также уровень напряжённости в группе, который отражал межличностные конфликты и психологическое давление. Эти показатели менялись со временем под влиянием личностных взаимодействий, условий среды и неожиданных событий.
Исследование показало, что длительные миссии без замены членов экипажа создают дополнительное психологическое напряжение и ухудшают выполнение задач всей командой. Когда виртуальные астронавты сталкивались с радиационными событиями или лунотрясениями, у них фиксировались снижение эмоциональной устойчивости и рост напряжённости. Со временем совокупный стресс приводил к так называемому «эмоциональному штрафу», который существенно снижал вероятность успешного выполнения задач.
Авторы работы считают, что подобные модели помогут специалистам заранее оценивать устойчивость будущих миссий, структуру экипажей и распределение рабочей нагрузки. В дальнейшем исследователи планируют расширить модель, включив в неё физиологические последствия длительного пребывания в космосе, а также задержки связи с Землёй, которые могут достигать нескольких минут.
По словам учёных, по мере подготовки человечества к постоянному присутствию на Луне понимание человеческого поведения становится не менее важным, чем разработка инженерных систем. Исследователи отмечают, что психологические и социальные факторы уже играли ключевую роль в успехе программ Apollo, Skylab, Space Shuttle и Международной космической станции, однако в эпоху коммерческого освоения космоса значение этих аспектов станет ещё более важным.
Исследование в журнале PLOS One.