Основы космической психологии

По результатам исследований были разработаны, определены и обоснованы:

принципы построения системы ручного  управления ориентацией, дальним сближением, причаливанием и спуском КЛА;

возможности ручного управления КЛА  на различных этапах полета при воздействии  специфических факторов полета;

параметры конкретных систем ручного управления с учетом психофизиологических возможностей космонавта;

структурные характеристики процесса ручного управления кораблем;

система комбинированного управления в режиме совместной работы летчика-космонавта и автоматического контура;

обобщенный критерий оценки систем управления, сформированный из частных показателей с соответствующими весовыми коэффициентами;

а также предложен метод определения  их весовых значений по отношению  к предельно допустимым величинам  частных показателей.

Разумеется, эти разработки потребовали дальнейшего развития и углубления инженерно-конструкторских исследований, особенно в части учета психофизиологических возможностей человека. При решении данного вопроса необходимо было объединить творческие усилия ряда видных психологов и конструкторов космической и авиационной техники, привлечь к совместной работе ведущие НИУ МО и АН СССР. Известная позитивная роль в этом процессе принадлежит Владимиру Александровичу Пономаренко, академику Российской академии образования (РАО), возглавлявшему в течение нескольких лет ГНИИИАиКМ МО. Обладая глубокими знаниями в области авиационной психологии и медицины, владея большими организаторскими способностями, он совместно с другими видными учеными разработал методологию создания систем автоматического управления летательными аппаратами с учетом человеческого фактора и использованием методов современной теории управления и распределения функций между летчиком и средствами автоматизации [11, 12, 26].

Определение допустимого времени  выполнения операторских функций космонавтом в особых случаях полета

Создание оптимальных физиолого-гигиенических  условий обитаемости первых космических  летательных аппаратов типа «Восток» было одной из приоритетных задач  специалистов авиационной медицины и конструкторов-разработчиков космической техники. Однако, кроме вопросов жизнеобеспечения, важно также располагать данными о психологических и психофизиологических возможностях космонавта выполнять операторские функции не только в штатных условиях полета, но и в особых случаях, например при отказах или сбоях в работе системы регенерации воздуха, что могло бы привести к повышению концентрации углекислого газа (СО2) и развитию гиперкапнического состояния космонавта.

Предполагалось также, что во время  длительного космического полета могут происходить повторные, устранимые отказы регенерационного устройства и экипаж корабля время от времени будет вынужден дышать в атмосфере с повышенным содержанием углекислого газа.

Исходя из сказанного, перед исследователями  ставилась цель оценить характер изменений психологических и физиологических функций человека в указанных условиях, которые, по сути, являются экстремальными и могут привести к возникновению «трудных» психических состояний (подавленности, тревожности, растерянности, агрессивности), а также к нарушениям функционального состояния организма и профессиональной работоспособности.

Одновременно необходимо было определить временной интервал (диапазон) оптимальной  работоспособности в среде с  различными концентрациями углекислого  газа, что очень важно для регламентирования деятельности космонавта в случае отказа регенерационного устройства, а возможно — и принятия решения на прекращение полета.

Исследования выполнялись под  руководством М.И. Вакара и Л.Г. Головкина. Ответственным исполнителем был И.И. Малкиман. Эксперименты проводились группой научных сотрудников в составе В.Н. Полякова, В.К. Степанова, ГС. Калинина, Г.П. Кравченко, А.И. Шевченко, С.Г. Мельника [17].

На основании достаточно глубокой экспериментальной проработки этого  вопроса, включающей изучение психических функций, дыхания, сердечнососудистой системы, физического состояния и операторской работоспособности, были определены временные интервалы оптимального состояния и устойчивой работоспособности человека в атмосфере с повышенным содержанием углекислого газа. Так, при быстром нарастании углекислого газа (в течение нескольких минут) они составляли 60—100 мин при концентрации СО2, равной 3% (21 мм рт. ст.), до 90 мин — при концентрации 5% (36 мм рт. ст.) и до 20 мин — при концентрации 6% (43 мм рт. ст.).

Результаты данных исследований реализованы  в виде практических рекомендаций для  группы руководства полетами и нашли  отражение в кандидатских диссертациях В.Н. Полякова и С.Г. Мельника. Кроме  того, часть материалов была проанализирована с позиции физиологических механизмов регуляции адаптационных процессов. Это дало определенный импульс для изучения противоположных гиперкапнии состояний, в частности гипокапнии, а также привело к расширению и углублению теоретической и методологической направленности исследований в целях решения актуальных проблем авиационной и космической медицины и психологии.

Разработка игровых и рисовальных  средств

Фактор невесомости поставил перед  исследователями ряд важных проблем  психологической направленности, среди которых не последнее место занимали возможности человека использовать в космическом полете привычные для наземных условий игровые и рисовальные средства, в частности шахматы, авторучки, карандаши.

Одним из первых исследователей, занимавшийся этими важными вопросами, был М.И. Клевцов, инженер, кандидат биологических наук, известный в кругах авиационной и космической медицины изобретатель, работавший в то время в лаборатории Ф.Д. Горбова.

Понятно, что длительные космические  полеты накладывают жесткие ограничения на состав таких материально-технических средств по.условиям их эксплуатации в невесомости. Например, ни одна из существующих конструкций шахмат не обеспечивает их безопасную эксплуатацию — маленькие шахматные фигуры легко потерять во время игры, а они, невесомые, плавая в кабине, грозят натворить всяких бед — скажем, забрести в рот спящего космонавта, попасть в дыхательные пути. Не исключают потерь фигур ни штырьковые, ни магнитные шахматы.

Как видим, шахматы — это одна из тех «мелочей», которая в условиях космического полета оборачивается непростой задачей. С позиции изобретательской, передвижение фигур надо устроить так, чтобы они никогда не снимались с доски и в то же время свободно передвигались по ней.

М.И. Клевцов нашел простое решение: в доске нарезаются межклеточные и внутриклеточные пазы, а у основания фигур устанавливаются штифты со шляпкой и подвижной шайбой, между которыми размещается пружинный элемент. В таком варианте штифты со шляпкой обеспечивают постоянную механическую связь с доской, а подвижная шайба и пружинный элемент позволяют приподнимать фигуры над игровым полем, перемещать и фиксировать их в нужной клетке. Таким образом, обеспечиваются две, казалось бы неразрешимые, задачи — постоянная связь с доской и возможность передвижения по ней фигур. Для выбывших из игры фигур предусматриваются собирательные пазы на торцах доски.

Такое техническое решение задачи признано изобретением и промышленным образцом в России, Индии, Японии, США, Великобритании, ФРГ, Швеции, Испании, Италии, ГДР, Венгрии, Дании.

Кроме шахмат возникла также проблема с рисовальными средствами. Обычные  цветные карандаши из-за возможности  засорения атмосферы кабины корабля  невесомыми обломками грифелей, грифельной пылью и стружкой, просачивающейся  из очистного устройства, становятся неприменимыми в условиях невесомости. В начальный период освоения космоса, когда отсутствовали фломастеры, единственной возможностью было использование шариковых авторучек. Однако и они не работают в невесомости. Кстати, та же проблема возникла с авторучкой для заполнения бортжурналов.

М.И. Клевцовым была разработана  специальная шариковая авторучка, в которую паста подается к  шарику при помощи поршня, вмонтированного  вовнутрь герметического стержня с  пастой под давлением 3 атмосферы  азота. Но паста под таким давлением просачивается из-под шарика, и ручка становится неработоспособной. Поэтому ему пришлось дополнительно разрабатывать специальную пасту твердой консистенции.

Такие разработки проводились одновременно и в США. Но из-за косности должностных лиц Министерства приборостроения, в ведении которого были сосредоточены заводы-изготовители авторучек, приоритет на изобретение оказался в США. Там авторучка запатентована и изготавливается массовым тиражом, давно окупившем затраты на ее разработку.

Моделирование состояния невесомости  в гипнозе

Среди ряда проблем изучения и подготовки человека к длительному космическому полету важной является проблема создания адекватной модели «невесомости» в  наземных условиях. Первой и наиболее приемлемой моделью оказался полет самолета по параболе Кеплера, позволяющий воспроизводить невесомость в течение 25—40 с.

Особенности позы испытателей при  моделировании состояния невесомости  в гипнозе (субъективное ощущение веса в пределах 5 кг), 1973 г.

В конце 50-х и в начале 60-х годов группа ученых ГНИИИАиКМ в составе Е.М. Юганова, Э.В. Лапаева, И.И. Касьяна и др. провела большую серию исследований на этой модели. Ими были широко изучены состояния отдельных систем и анализаторов организма, в том числе и психофизиологические возможности по выполнению произвольных движений и управляющих действий.

Примерно в эти же годы другая группа ученых ГНИИИАиКМ, в частности AM. Генин, П.В. Васильев, ИД. Пестов, В.И. Степанцев и др., изучали функциональное состояние работоспособности человека на моделях, сущность которых в определенной мере отражала влияние невесомости, например, при длительной гиподинамии, в иммерсионной среде с нулевой плавучестью и т. п.

Оригинальный подход к моделированию  состояния невесомости наметился  в 1966 г. Так, исходя из теории гипнологии, Л.П. Гримаком, ныне доктором медицинских наук, профессором, автором широко известной книги «Резервы человеческой психики», переиздававшейся дважды [7], было сделано предположение о возможности репродуктивного внушения снижения гравитационной весомости тела с постгипнотической реализацией на длительный период.

Им же в составе группы экспериментаторов (В.И. Метлик, А.Я. Фролов, С.В. Корнева  и др.) в рамках ряда НИР отдела, руководимого доктором медицинских  наук Л.С. Хачатурьянцем, выполнен цикл исследований с использованием «психической модели невесомости».

Эксперименты проводились в  макетах кабин КЛА с учетом реальной программы космического полета, продолжительностью от 3 до 10 суток.

Результаты исследований нашли  практическое применение в разработке медицинских требований к образцам новой космической техники, а также легли в основу перспективных психофизиологических программ деятельности человека-оператора в условиях космического полета.

Уникальные результаты проведенных экспериментов нашли свое отражение в ряде монографий [8, 15, 16].

Исследование возможности приспособления организма человека к измененному  режиму дня и ночи.

Актуальность проблемы биологических  ритмов человека при изменении привычного режима дня и ночи, затронутая еще до полета человека в космос, в частности в процессе выполнения экспериментов в условиях длительной изоляции, была подтверждена в первых космических полетах. Так, Г.С. Титов отмечал неблагоприятное влияние частых смен света и темноты на динамику сна и бодрствования в полете. В последующих полетах космических кораблей и станций («Восход», «Джемини», «Аполлон», «Союз», «Скайлэб», «Салют») также подтвердилась важность проблемы приспособления человека к измененному режиму дня и ночи.

Большая серия исследований в этом направлении выполнена в ГНИИИАиКМ под руководством Л.С. Хачатурьянца. Моделировался 30-суточный мигрирующий режим труда и отдыха с использованием метода гипностимуляции, разработанного Л.П. Гримаком, в целях оптимизации адаптационного процесса и повышения работоспособности человека.

В исследованиях принимали активное участие В.А. Бодров, А.Н. Лицов, В.И. Метлик, А.Я. Фролов, С.В. Корнева, М.И. Каталов.

По результатам проведенных  экспериментов были обоснованы принципы организации труда и отдыха космонавтов в длительных полетах. Это способствовало дальнейшему углублению исследований на макетах космических кораблей в процессе подготовки к каждому космическому полету.

Развитие космической психологии в период подготовки и выполнения кратковременных полетов в космос

Кратковременные полеты в космос выполнялись  в основном по программам «Восток», «Восход» и частично «Союз». Так, на космическом корабле «Восток» осуществлено 6 полетов продолжительностью от 1 ч. и 48 мин. (полет Ю.А Гагарина) до 4 суток, 23 часов и 6 минут (полет В.Ф. Быковского).

На космическом корабле «Восход» выполнено 2 полета продолжительностью от 1 сут. и 17 мин. до 1 сут., 2 ч. и 2 мин. На корабле «Союз» произведено 23 полета, большая часть которых тоже носила кратковременный характер [13].

При выполнении этих полетов актуальными  являлись психологические аспекты  адаптации человека к космическому кораблю, влиянию невесомости, гиподинамии, сенсорной депривации. Эти и другие вопросы, касающиеся психологии труда  космонавта, решались известными исследователями Ф.Д. Горбовым, В.И. Мясниковым, В.А. Дегтяревым, Э.В. Лапаевым, Е.М. Югановым и др. попутно с изучением проблем космической физиологии и гигиены, которые в то время имели приоритетное значение. Надо отметить и тот факт, что в этих исследованиях специалисты с психологическим образованием почти не принимали участия, ибо в штатной структуре ГНИИИАиКМ, НИАГ и ЦПК их было очень мало.

В результате выполнения кратковременных  полетов в космос был установлен ряд важных научных фактов и предположений. Так, уже в первом полете Ю.А. Гагарина было подтверждено исключительно нормальное функционирование психики человека, отсутствие «трудных» психических состояний. Это позволило отказаться от кодового замка включения системы ручного управления, блокировавшего вмешательство космонавта на случай проявления у него каких-либо психических нарушений.

Была подтверждена надежность функционирования психологических механизмов восприятия и переработки пилотажной информации, адекватность реализации управляющих действий органами управления.

Положительная оценка дана правильности выбора методов психологической  подготовки, проводимой во время спортивных занятий, при выполнении парашютных прыжков, в ходе отработки навыков  управления космическим кораблем на наземных тренажерах.