Исследование индивидуальных особенностей психофизио

Исследование индивидуальных особенностей психофизиологического
регулирования состояния и надежности профессиональной деятельности
космонавтов в длительном космическом полете (Пилот)
Постановщик(-и): Сальницкий В.П., к.т.н., Учреждение Российской академии наук
Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических
проблем РАН (ГНЦ РФ – ИМБП РАН)
Экспедиции 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, завершён



Пилот – Робот, экспедиции 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15
Пилот – Регуляция, экспедиции 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26
Пилот – Деятельность, экспедиции 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26
Область исследования Медицинское обеспечение
Одной из приоритетных проблем медицинского обеспечения безопасности длительных
космических полетов является сохранение надежности профессиональной деятельности
космонавта. Под надежностью деятельности понимается способность человекаоператора выполнять предписанные ему функции с заданным качеством и при
сохранении в допустимых пределах психофизиологической «цены» деятельности. Эта
способность интегрально отражается в системном ответе организма на факторы
профессиональной деятельности и среды обитания, а количественной характеристикой
системного ответа служат результативность и «цена» деятельности. На успешность
деятельности космонавтов существенное влияние оказывают новые физические условия
реализации профессиональных навыков по сравнению с условиями их приобретения, а
также возможность длительного отсутствия практики по выполнению задачи в полете.
Рисунок 1 - Выполнение российскими космонавтами КЭ «Пилот» на борту РС МКС.
Целью эксперимента являлась разработка средств и методов оценки и прогнозирования
надежности выполнения космонавтом сложных и ответственных динамических режимов
1
ручного управления кораблем на различных этапах длительного космического полета и
изучение особенностей психофизиологического реагирования космонавтов на
воздействия стресс факторов в полете.
Эксперимент «Пилот» представляет собой длительное комплексное исследование,
состоящее из трех взаимосвязанных стадий:
- «Регуляция»: изучение индивидуальных особенностей
психофизиологического
реагирования космонавта на воздействие стресс-факторов в полете;
- «Деятельность»: изучение надежности профессиональной деятельности космонавтов
при выполнении имитационной задачи ручного управления причаливанием и стыковкой
ТПК «Союз» к МКС;
- «Робот»: изучение динамики критических навыков деятельности оператора по
ручному управлению имитатором робота-манипулятора на различных этапах
космического полета.
Для выполнения эксперимента на РС МКС было создано специализированное рабочее
место, в состав которого входили две ручки управления, компьютер с программным
обеспечением, аппаратурный комплекс «Нейролаб-2000М», средства фиксации
оборудования и космонавта (Рисунок 2). Указанная аппаратура была доставлена на РС
МКС и размещалась при проведении эксперимента на специально изготовленном
экспериментальном рабочем месте, имеющем устройства крепления ручек управления и
приспособления для фиксации ступней ног космонавтов.
3
1
2
Рисунок 2 - Аппаратурный состав экспериментального комплекса.
1 - Laptop ThinkPad A31p;
2 - Две 3-х степенные ручки управления 11Ф732 (РУД и РУО);
3 - Укладка «Комплект НЕЙРОЛАБ-2000М».
1.
Методика выполнения исследования «Робот».
В ходе эксперимента исследовалась динамика навыка членов экипажа в течение
длительного полета, за основу которой взято управление роботом-манипулятором.
Используемая аппаратура позволяла экипажу выполнять имитационные задачи ручного
управления роботом-манипулятором в трех различных по сложности режимах: с
неподвижными, медленно и быстро летящими объектами.
2
На первом этапе объект захвата может менять направление и скорость движения на
экране компьютера. Оператор управляет захватным устройством манипулятора таким
образом, чтобы приблизиться к мишени на расстояние 1,5 метра. На начальном этапе
сближения время не ограничено, но оператор должен стремиться к его уменьшению.
На втором этапе мишень движется по инерции. В течение 90 секунд оператор должен
привести манипулятор в гарантированную (очень узкую) зону захвата штыря и включить
ловушку. После этого манипулятор движется свободно по инерции в течение 3 - 3,5
секунд. В случае превышения оператором времени 90 секунд, отведенного на захват
дрейфующего объекта (свободно летающего блока полезной нагрузки), мишень на
компьютере останавливается, и задача захвата считается невыполненной (Рисунок 3).
А)
Б)
Рисунок 3 - изображение на экране монитора прицельной мишени при выполнении задачи
ручного управления захватом свободно летающего блока полезной нагрузки.
А) – начало задачи управления - расстояние 5 м.; Б) – момент захвата блока полезной нагрузки.
2.
Методика выполнения исследования "Регуляция" (выполнение психологических
тестов).
При этом выполнялось чередование периодов релаксации и ментальной нагрузки.
Ментальной нагрузкой является выполнение психологических тестов, которое требует
мобилизации высших психических функций, таких как внимание, мышление, память,
переработка информации и принятие решения в условиях дефицита времени.
3.
Методика выполнения исследования "Деятельность".
Динамические характеристики пространственного движения двух кораблей и система
ручного управления движением ТПК реализовались на комплексе "Нейролаб-2000М" в
реальном масштабе времени. Всю информацию о параметрах относительного движения
кораблей космонавт получал с экрана монитора, подобного оптическому визиру
космонавта ТПК "Союз-ТМА". На мониторе представлялось динамическое изображение
МКС с закрепленными на нем прицельными мишенями (Рисунок 4). Управление
космонавт производил с помощью двух трёхстепенных ручек управления, используемых
на ТПК "Союз-ТМА". Во время работы у космонавта регистрировались
электрофизиологические параметры, характеризующие его психофизиологическое
состояние. Космонавт последовательно выполнял 5 задач управления с двухминутными
периодами релаксации между ними.
3
Рисунок 4 - Изображение МКС, предъявляемое оператору на экране Laptop.
Использование результатов эксперимента на Земле
Космический эксперимент направлен на изучение индивидуальных особенностей
регулирования психофизиологического состояния и надежности профессиональной
деятельности космонавта в длительном космическом полете.
Использование результатов эксперимента для освоения космоса
Диагностика текущего состояния навыков у космонавта на различных этапах длительного
космического полёта и их поддержание на требуемом уровне являются эффективным
средством повышения вероятности успешной и безопасной эксплуатации манипулятора.
Разработка оптимальных программ и сценариев бортовой тренировки космонавтов, с
точки зрения эффективности использования полетного времени экипажа, приводит к
необходимости экспериментальной отработки и проверки новой методики бортовой
тренировки. Эффективным решением задачи оптимизации и индивидуализации
программ бортовых тренировок является диагностика состояния критических навыков,
определение деградировавших навыков, восстановление их до требуемого уровня с
последующим интегрированием в целостную деятельность. Показатель субъективной
сложности, измеряемый по времени следования межсаккадических интервалов, может
явиться одним из перспективных способов оценки психофизиологической напряженности
деятельности космонавта. Результаты данной работы будут использованы для разработки
рекомендаций по совершенствования бортового тренажера, а также для оптимизации
процедуры и циклограммы проведения тренировочных зон для восстановления и
поддержания профессиональных навыков в полете.
Результаты
Анализ основных показателей качества деятельности по ручному управлению
имитатором робота-манипулятора не выявил достоверных изменений на различных
этапах проведения эксперимента. В то же время, значения показателей субъективной
сложности выполнения задач оказались достоверно выше на этапе полета, по сравнению
данными, полученными на этапе наземной подготовки. Особенно сильно это различие
проявилось при выполнении первых сеансов в полете. Очевидно, это связано с
4
особенностями деятельности космонавтов в начальном периоде адаптации к условиям
микрогравитации (6-е сутки полета), а также высокой рабочей нагрузкой в период
передачи смены экипажей и сдвигом режима труда и отдыха, который имел место в этот
период. Свидетельством влияния указанных факторов может служить снижение
показателей субъективной сложности при выполнении задач в сеансах на 100 сутки
полета и 150 и более сутки полета, когда экипаж уже адаптировался к микрогравитации и
работал в штатном режиме труда и отдыха. При проведении послеполетного
обследования (5 сутки после приземления) показатели субъективной сложности
превысили показатели, зарегистрированные в последних полетных сессиях, что,
очевидно, обусловлено периодом реадаптации экипажа к новым условиям деятельности.
При этом показатели качества работы не имели достоверных изменений, что
свидетельствует о наличии постоянного процесса совершенствования и закрепления
профессионального навыка управления в полете.
Проведена отработка нового многофункционального аппаратурного комплекса
«Нейролаб-2000М», предназначенного для оценки и прогнозирования надежности
профессиональной деятельности космонавта с учетом показателей качества работы и
психофизиологической «цены» деятельности.
В целом показатели выполнения космонавтами имитационных задач зависания и
причаливания ТК к МКС, полученные на предполетном и полетном этапах, имели высокие
оценки и значимо не отличались между собой (по t-критерию Стьюдента), а параметры
стыковки находились в области допустимых значений, что свидетельствует о высоком
профессиональном навыке управления в полете. Вместе с тем следует отметить
существенное увеличение времени выполнения космонавтами режимов управления на
этапе полета по сравнению с предполетным периодом.
Российские члены экипажей МКС выполнили программу эксперимента в полном объеме
и показали высокий уровень профессиональной подготовки при выполнении
имитационных задач зависания и причаливания. Характерным в работе большинства
космонавтов было последовательное повышение качества выполнения имитационных
задач причаливания и стыковки на этапе полета.
Интервал в 30 – 35 суток в проведении тренировочных зон по восстановлению навыков
ручного управления причаливанием и стыковкой космических кораблей позволяет
поддерживать профессиональный навык на требуемом уровне.
Публикации
1.
Сальницкий В.П., Мясников В.И., Бобров А.Ф., Шевченко Л.Г., Дудукин А.В.
Исследование надежности деятельности космонавта на различных этапах длительного
космического полета (эксперимент "Пилот"). // Монография "Орбитальная станция "Мир".
Космическая биология и медицина - Т. 2, Москва, 2002, -С. 285-300.
Публикации в процессе подготовки.
5