Рекомендации для конструирования тренажера для сохранения навыков ручного управления при действии гравитационных стрессоров

На основании анализа исследований сенсомоторной деятельности при перемежающемся действии невесомости и перегрузки [77, 103, 111, 114, 116, 118, 128, 144, 159, 180, 181, 310, 314, 340, 390, 402, 566 и др.] можно сделать следующие рекомендации для конструирования органов управления и бортового тренажера пилотируемого космического корабля (КК):

1) Следует избегать размещения рукоятки (штурвальной колонки) управления ускорением (перемещением) КК в положении, когда совпадают направление ускорения и направление движения рукоятки. В современных транспортных средствах наиболее распространенным является размещение рукоятки управления так, чтобы направление ее перемещения совпадало с перемещением управляемого объекта. Этот вариант компоновки оправдан при небольших ускорениях и тем более когда человек-оператор неподвижен, например размещен па наземном пункте управления, а управляемым является подвижный беспилотный объект. При такой компоновке все движения перемещаемого (управляемого) объекта повторяют движения рукоятки управления и руки оператора, что упрощает концептуальную модель процесса управления и соответственно повышает надежность управления. Вместе с тем, как показали приведенные выше данные, если на оператора действуют значимые ускорения, то возникающие при этом ошибочные движения могут быть наиболее выраженными и наименее контролируемыми сознанием пилота именно при совпадении направления его управляющих усилий с направлением действия ускорения. Помимо указанного, следует также избегать размещения органов управления с дозированным усилением, которыми должен пользоваться космонавт в первые часы полета в положении, когда направление перемещения рукояток соответствует вертикальной оси тела оператора. Приведенные выше данные позволяют предположить, что в начальном периоде невесомости непроизвольные ошибочные "управляющие" движения наиболее вероятны в направлении, параллельном имевшемуся перед этим вектору силы тяжести (или перегрузки).

2) Можно рекомендовать размещение рукоятки управления таким образом, чтобы она и рука, которой ее держит оператор, находились одновременно в поле зрения оператора во время управления космическим кораблем. Для этого может быть использовано телевизионное устройство с выведением изображений руки пилота и органов управления (во время управления полетом) на комбинированный электронный индикатор или на остекление кабины летательного аппарата. Как показали изложенные выше эксперименты, визуальный контроль субъекта за произвольно перемещаемой рукой существенным образом уменьшает вероятность непроизвольных ошибочных движений руки. У лиц, адаптированных к действию невесомости и перегрузки, зрительный контроль за движением собственной руки практически предотвращает дискоординацию движений, хотя возможно в этом случае некоторое их замедление, как указывалось выше.

3) Во время космического полета следует использовать бортовое устройство (тестер движений космонавта), с помощью которого члены экипажа КК могли бы периодически контролировать сохранность своих двигательных навыков. Самоконтроль может осуществляться визуально - по показаниям индикаторов; "на слух" - по изменениям звукового сигнала; тактильно - по вибрации рукоятки, возникающей при ее движении; кинестетически - по ступенчатому изменению усилий на органах управления при их перемещении и т. п. Таким образом, моно- или полимодальная обратная связь должна строиться при "квантировании" сигналов к оператору. Тестирование мышечных усилий должно производиться на фоне "квантированного" сигнала течения времени (метроном, тикание часов и т. п.).

4) Еще более продуктивным явилось бы создание на борту КК тренажера, предназначенного для оптимизации процесса становления навыков управления в новых условиях среды. Задающее устройство тренажера должно но той или иной программе создавать движения органов управления, регулируемые по направлению скорости, усилию и т. п. Иными словами, рукоятка управления должна двигаться "сама". Космонавт, парируя ее движения, должен перемещать ее в соответствии с имеющимся у него заданием. При этом космонавт должен получать (указанными выше способами) информацию о параметрах движения рукоятки, о параметрах движения своей руки, о результатах их "суммирования" и о течении времени. В качестве органов управления тренажером (и тестером) должны использоваться органы управления перемещениями КК.

5) По аналогичному принципу могут быть созданы тренажеры, обеспечивающие тренаж сенсорной, эмоциональной, понятийной и других функциональных систем космонавта - оператора - пилота. Комплекс бортовых тренажеров подобного типа должен создавать и поддерживать у человека способность к оперативной (быстрой) и динамической адаптивной перестройке его рабочих навыков (и умения) управлять перемещением и посадкой КК при изменениях среды (гравитационной, оптической и др.).

6) На основании приведенных данных можно полагать, что при профотборе операторов КК следует отдавать предпочтение лицам, более способным к перестройке навыка, а не тем, кто способен к формированию у себя стойкого (застойного) навыка рабочих движений, стереотипных действий. Это предположение соответствует концепции К. К. Платонова о том, что в процессе обучения как конечный результат следует формировать не профессиональный навык, а профессиональное умение [220]. Высказывалось мнение о том, что операторами подвижных объектов, в частности КК, с большим успехом могут быть лица, у которых поведенческие реакции существенно не меняются в режимах невесомости, а также люди, склонные к ПР (несмотря на вегетативные реакции, возможные у них в этих условиях), а не те, у которых возникало АР при их первых пребываниях в невесомости; лица, склонные в невесомости к АР, как правило, отличаются "фонозависимостью" [123]. Это может указывать на их большую подверженность возникновению визуальной афферентации на формирование произвольных движений. Иными словами, у лиц, склонных к АР, визуальный фон может "провоцировать" при невесомости ошибочные движения рукой, подобно тому как это имело место в экспериментах с "горизонтальным письмом", описанным выше.

7) В настоящее время нет учебно-тренировочных космических кораблей, на которых космонавт-инструктор мог бы тренировать в невесомости космонавта-новичка. Тренировки в параболических полетах на самолете пе могут заменить обучение в космосе. Когда последнее будет реальностью, указанные выше рекомендации по размещению органов управления на космических кораблях (аппаратах) станут излишними. Однако при организации процесса обучения (адаптирования) в невесомости нужно будет помнить, что способности к упрочению двигательного навыка и фиксации адаптивных сдвигов в невесомости снижены из-за изменений проприоцептивной афферентации, сходных с частичной деафферентацией [144]. В связи с этим проблема становления двигательного навыка (умения) пилотировать "вручную" останется одной из актуальных проблем обучения космонавтов.

Данные, приведенные в настоящем сообщении, говорят о том, что в начальном периоде невесомости в организме человека разворачиваются в основном рефлекторные защитные механизмы функциональной адаптации, "адаптации включения". В этом периоде изменение поведенческих и двигательных реакций может сказаться на качестве работоспособности человека, т. е. на его надежности и эффективности как звена системы "человек - машина". Указанные изменения человека необходимо учитывать как при проектировании (организации) деятельности человека в рассматриваемых условиях, так и при проектировании машинного звена системы "человек - машина". Объем функциональных изменений в организме человека при начальном действии невесомости, естественно, не исчерпывается рассматриваемыми в настоящем разделе явлениями. В этих условиях претерпевают изменения вегетативная, эмоциональная, сенсорная, понятийная сферы, описанию и анализу которых посвящено много работ. Вместе с тем до настоящего времени недостаточно изучены функции двигательной системы человека в условиях невесомости. Этот недостаток не может быть компенсирован значительным числом исследований двигательных функций в наземных условиях, в том числе при имитации состояния невесомости. Указанные обстоятельства явились причиной, побудившей автора настоящего сообщения провести анализ данных, полученных при кратковременной невесомости.

Следует иметь в виду, что при длительном пребывании человека в условиях измененной гравитационной среды (в условиях невесомости, непрерывного вращения и т. п.) возникают иные, более сложные, чем при кратковременных воздействиях, изменения двигательной и других функциональных систем организма [54, 84, 123].

Особой проблемой является "взаимная адаптация" [48] систем управления космическими летательными аппаратами в контуре "человек-машина". Переход после сравнительно продолжительного пребывания в невесомости в такие условия, когда на экипаж начнут действовать перегрузки, также будет ставить задачу индивидуально-оперативной адаптации технических средств. Для дальнейшего решения указанных проблем определенное значение имеют данные о различных, главным образом поведенческих и двигательных, реакциях человека, полученные при другом "переходном" периоде - при переходе от состояния перегрузки к невесомости. Эти данные частично отражены в настоящем сообщении.