تدريب رواد الفضاء

الموسوعة الحرة
موضوع اختبار يرتدي ملابس مناسبة للدراسات على جهاز محاكاة المشي في ظل الجاذبية المنخفضة . كان هذا الوضع يعني أن ساقي الشخص تعرضتا فقط لسدس وزنهما، وهو ما يعادل التواجد على سطح القمر. وكان الغرض من هذا الجهاز هو دراسة الموضوع أثناء المشي أو القفز أو الجري. (1963)
رواد فضاء برنامج أرتميس في محاكاة سير ليلي على سطح القمر في حقل سان فرانسيسكو البركاني في شمال أريزونا في 16 مايو 2024. [1]

يصف تدريب رواد الفضاء العملية المعقدة لإعداد رواد الفضاء في المناطق حول العالم لمهامهم الفضائية قبل وأثناء وبعد الرحلة، والتي تشمل الاختبارات الطبية، [2] والتدريب البدني، [3] والتدريب على الأنشطة خارج المركبة (EVA)، وتدريب البقاء في البرية، وتدريب البقاء في الماء، وتدريب الروبوتات، وتدريب الإجراءات، وعملية إعادة التأهيل، [4] بالإضافة إلى التدريب على التجارب التي سيجرونها أثناء إقامتهم في الفضاء.

تم دمج مرافق التدريب الافتراضية والجسدية لتعريف رواد الفضاء بالظروف التي سيواجهونها خلال جميع مراحل الرحلة وإعداد رواد الفضاء لبيئة الجاذبية الصغرى. [5] يجب إجراء اعتبارات خاصة أثناء التدريب لضمان مهمة آمنة وناجحة، ولهذا السبب تلقى رواد فضاء أبولو تدريبًا على العمل الميداني الجيولوجي على سطح القمر ولماذا يتم إجراء الأبحاث حول أفضل الممارسات للمهام الموسعة المستقبلية، مثل الرحلة إلى المريخ.

غرض التدريب

رائد فضاء من ناسا يختبر تصميمات بدلات الفضاء ويمارس السير في الفضاء في خزان مياه

تدفق التدريب

إن اختيار وتدريب رواد الفضاء عبارة عن عمليات متكاملة لضمان تأهيل أفراد الطاقم لمهام الفضاء. [6] يتم تصنيف التدريب إلى خمسة أهداف لتدريب رواد الفضاء على الجوانب العامة والخاصة: التدريب الأساسي، والتدريب المتقدم، والتدريب الخاص بالمهمة، والتدريب على متن الطائرة، والتدريب على صيانة الكفاءة. [7] يجب على المتدربين تعلم الطب واللغة والروبوتات والقيادة وهندسة أنظمة الفضاء وتنظيم أنظمة الفضاء والاختصارات في هندسة الطيران والفضاء أثناء التدريب الأساسي. في حين أن 60٪ إلى 80٪ من رواد الفضاء سيعانون من دوار الحركة الفضائية، بما في ذلك الشحوب والتعرق البارد والقيء وفقدان الشهية، [8] من المتوقع أن يتغلب مرشحو رواد الفضاء على المرض. أثناء التدريب المتقدم والتدريب الخاص بالمهمة، سيتعلم رواد الفضاء كيفية تشغيل أنظمة ومهارات محددة مطلوبة مرتبطة بمناصبهم المخصصة في مهمة فضائية. يتطلب التدريب الخاص بالمهمة عادةً 18 شهرًا لإكماله لطاقم مكوك الفضاء ومحطة الفضاء الدولية . [7] من المهم ضمان سلامة رواد الفضاء وصحتهم البدنية والعقلية قبل وأثناء وبعد فترة المهمة. تهدف صيانة الكفاءة إلى مساعدة أفراد الطاقم على الحفاظ على الحد الأدنى من الأداء، بما في ذلك موضوعات مثل النشاط خارج المركبة، والروبوتات، واللغة، والغوص، والتدريب على الطيران. [7]

الإطلاق والهبوط

إن تأثيرات الإطلاق والهبوط لها تأثيرات مختلفة على رواد الفضاء، وأكثر التأثيرات أهمية هي دوار الحركة في الفضاء ، [8] وعدم تحمل الوضعية المستقيمة ، والأحداث القلبية الوعائية .

دوار الحركة في الفضاء هو حدث يمكن أن يحدث في غضون دقائق من التواجد في بيئات ذات جاذبية متغيرة (أي من 1g على الأرض قبل الإطلاق إلى أكثر من 1g أثناء الإطلاق، ثم من انعدام الجاذبية في الفضاء إلى الجاذبية المفرطة أثناء إعادة الدخول ومرة ​​أخرى إلى 1g بعد الهبوط). تتراوح الأعراض من النعاس والصداع إلى الغثيان والقيء. هناك ثلاث فئات عامة لدوار الحركة في الفضاء:

  • خفيف: من واحد إلى عدة أعراض عابرة، لا يوجد تأثير تشغيلي
  • معتدل: عدة أعراض ذات طبيعة مستمرة، وتأثير تشغيلي ضئيل
  • حاد: عدة أعراض ذات طبيعة مستمرة، وتأثير كبير على الأداء

يعاني حوالي ثلاثة أرباع رواد الفضاء من دوار الحركة في الفضاء، ونادرًا ما تستمر آثاره لمدة تتجاوز يومين. وهناك خطر الإصابة بدوار الحركة بعد الرحلة، إلا أن هذا الخطر لا يكون كبيرًا إلا بعد الرحلات الفضائية الطويلة.

بعد الرحلة الجوية، وبعد التعرض لانعدام الجاذبية، يتعطل الجهاز الدهليزي ، الموجود في الأذن الداخلية، بسبب عدم استجابة حصوات الأذن الناتجة عن انعدام الجاذبية ، وهي عبارة عن تكتلات كلسية صغيرة تستشعر أوضاع الجسم وتكون مسؤولة عن ضمان التوازن السليم. وفي معظم الحالات، يؤدي هذا إلى بعض الأوهام الوضعية بعد الرحلة الجوية.

تمثل الأحداث القلبية الوعائية عوامل مهمة خلال المراحل الثلاث للمهمة الفضائية. ويمكن تقسيمها إلى:

  • أمراض القلب والأوعية الدموية الموجودة مسبقًا: يتم عادةً استبعاد هذه الأمراض أثناء اختيار رائد الفضاء، ولكن إذا كانت موجودة لدى رائد الفضاء فإنها قد تتفاقم على مدار الرحلة الفضائية.
  • الأحداث والتغيرات القلبية الوعائية التي تحدث أثناء الرحلات الفضائية: تحدث هذه الأحداث نتيجة لتحول سوائل الجسم وإعادة توزيعها، واضطرابات نظم القلب، وانخفاض القدرة القصوى على ممارسة التمارين الرياضية في بيئة الجاذبية الصغرى. وقد تؤدي هذه التأثيرات إلى إصابة الطاقم بعجز شديد عند العودة إلى بيئة الجاذبية وبالتالي عدم القدرة على الخروج من المركبة الفضائية دون مساعدة.
  • عدم تحمل الوضعية الانتصابية مما يؤدي إلى الإغماء أثناء اختبار الوقوف بعد الرحلة.

العمليات في المدار

يتم تدريب رواد الفضاء استعدادًا لظروف الإطلاق وكذلك البيئة القاسية للفضاء. ويهدف هذا التدريب إلى إعداد الطاقم للأحداث التي تندرج تحت فئتين عريضتين: الأحداث المتعلقة بتشغيل المركبة الفضائية (الأحداث الداخلية)، والأحداث المتعلقة ببيئة الفضاء ( الأحداث الخارجية).

منظر داخلي لنموذج تدريب وحدة كولومبوس التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، والذي يقع في مركز رواد الفضاء الأوروبي في كولونيا، ألمانيا. يجب على رواد الفضاء التعرف على جميع مكونات المركبة الفضائية أثناء تدريبهم.

أثناء التدريب، يتعرف رواد الفضاء على الأنظمة الهندسية للمركبة الفضائية بما في ذلك دفع المركبة الفضائية والتحكم الحراري للمركبة الفضائية وأنظمة دعم الحياة . بالإضافة إلى ذلك، يتلقى رواد الفضاء تدريبًا في ميكانيكا المدار والتجارب العلمية ومراقبة الأرض وعلم الفلك . هذا التدريب مهم بشكل خاص للمهام التي سيواجه فيها رائد الفضاء أنظمة متعددة (على سبيل المثال في محطة الفضاء الدولية ). يتم إجراء التدريب من أجل إعداد رواد الفضاء للأحداث التي قد تشكل خطرًا على صحتهم أو صحة الطاقم أو إكمال المهمة بنجاح. قد تكون هذه الأنواع من الأحداث: فشل نظام دعم الحياة الحرج، وانخفاض ضغط الكبسولة، والحريق، وغيرها من الأحداث التي تهدد الحياة. بالإضافة إلى الحاجة إلى التدريب على الأحداث الخطرة، سيحتاج رواد الفضاء أيضًا إلى التدريب لضمان إكمال مهمتهم بنجاح. يمكن أن يكون هذا في شكل تدريب على الخروج من المركبة الفضائية أو التجارب العلمية أو قيادة المركبات الفضائية.

الأحداث الخارجية

تشير الأحداث الخارجية على نطاق أوسع إلى القدرة على العيش والعمل في البيئة القاسية للفضاء. وهذا يشمل التكيف مع الجاذبية الصغرى (أو انعدام الوزن ) والعزلة والحبس والإشعاع . تشمل الصعوبات المرتبطة بالعيش والعمل في الجاذبية الصغرى الارتباك المكاني ودوار الحركة والدوار . أثناء المهام طويلة الأمد، غالبًا ما يعاني رواد الفضاء من العزلة والحبس. ومن المعروف أن هذا يحد من أداء أطقم رواد الفضاء وبالتالي يهدف التدريب إلى إعداد رواد الفضاء لمثل هذه التحديات. [9] لا تزال الآثار طويلة المدى للإشعاع على الأطقم غير معروفة إلى حد كبير. ومع ذلك، يُفترض أن رواد الفضاء في رحلة إلى المريخ من المرجح أن يتلقوا أكثر من 1000 ضعف جرعة الإشعاع التي يتلقاها الشخص العادي على الأرض. [10] وعلى هذا النحو، يجب أن يشتمل التدريب الحالي والمستقبلي على أنظمة وعمليات لحماية رواد الفضاء من الإشعاع.

تجارب علمية

لقد كانت التجارب العلمية عنصرًا مهمًا تاريخيًا في رحلات الفضاء البشرية، وهي المحور الأساسي لمحطة الفضاء الدولية. ويشكل التدريب على كيفية إجراء هذه التجارب بنجاح جزءًا مهمًا من تدريب رواد الفضاء، لأنه يزيد من العائد العلمي للمهمة. وبمجرد الوصول إلى المدار، يمكن الحد من التواصل بين رواد الفضاء والعلماء على الأرض، ويتم توزيع الوقت بدقة بين أنشطة المهمة المختلفة. ومن الأهمية بمكان أن يكون رواد الفضاء على دراية بالتجارب المخصصة لهم من أجل إكمالها في الوقت المناسب، مع أقل قدر ممكن من التدخل من الأرض.

بالنسبة للمهام إلى محطة الفضاء الدولية، يتعين على كل رائد فضاء أن يتقن مائة تجربة أو أكثر. وخلال التدريب، لا يكون العلماء المسؤولون عن التجارب على اتصال مباشر برواد الفضاء الذين سيجرونها. وبدلاً من ذلك، يقوم العلماء بتدريب المدربين الذين يقومون بدورهم بإعداد رواد الفضاء لإجراء التجربة. ويتم إجراء الكثير من هذا التدريب في المركز الأوروبي لرواد الفضاء.

بالنسبة للتجارب البشرية، يصف العلماء تجاربهم لرواد الفضاء الذين يختارون بعد ذلك ما إذا كانوا سيشاركون على متن محطة الفضاء الدولية. بالنسبة لهذه التجارب، سيتم اختبار رواد الفضاء قبل وأثناء وبعد المهمة لتحديد خط الأساس وتحديد موعد عودة رائد الفضاء إلى خط الأساس.

باحث يستخدم سماعة الواقع الافتراضي للتحقيق في أفكار للتحكم في المركبات على كوكب.

غرض التدريب على الواقع الافتراضي

يهدف تدريب الواقع الافتراضي لرواد الفضاء إلى منح المرشحين من رواد الفضاء تجربة تدريبية غامرة. تم استكشاف الواقع الافتراضي كتقنية لتعريض رواد الفضاء بشكل مصطنع لظروف وإجراءات الفضاء قبل الذهاب إلى الفضاء. باستخدام الواقع الافتراضي، يمكن تدريب رواد الفضاء وتقييمهم على أداء نشاط خارج المركبة الفضائية مع محاكاة جميع المعدات والميزات البيئية اللازمة. تسمح هذه التقنية الحديثة أيضًا بتغيير السيناريو أثناء التنقل، مثل اختبار بروتوكولات الطوارئ. [11] يمكن لأنظمة تدريب الواقع الافتراضي تقليل آثار دوار الحركة في الفضاء من خلال عملية التعود. يمكن أن يكون تدريب الواقع الافتراضي قبل الرحلة بمثابة إجراء مضاد لدوار الحركة في الفضاء والارتباك بسبب انعدام الوزن في بيئة الجاذبية الصغرى. [12] عندما يكون الهدف هو العمل كأداة تدريب، يتم استكشاف الواقع الافتراضي عادةً بالتزامن مع الروبوتات والأجهزة الإضافية لزيادة تأثير الانغماس أو مشاركة المتدرب. [13]

التدريب حسب المنطقة

الولايات المتحدة

في وكالة ناسا، بعد مرحلة الاختيار، يتعين على ما يسمى بـ "AsCans" (مرشحي رواد الفضاء) الخضوع لما يصل إلى عامين من التدريب ليصبحوا رواد فضاء مؤهلين تمامًا. في البداية، يجب على جميع المرشحين الخضوع لتدريب أساسي لتعلم كل من المهارات الفنية والمهارات الشخصية. هناك 16 دورة فنية مختلفة في:

يتدرب رواد الفضاء في منشأة الطفو المحايد في مركز جونسون الفضائي في هيوستن، تكساس
يتدرب طاقم رحلة STS-135 على الالتقاء والالتحام مع محطة الفضاء الدولية في جهاز محاكاة هندسة الأنظمة في مركز جونسون الفضائي في 28 يونيو 2011، في هيوستن، تكساس.

يخضع الطيارون الفضائيون في البداية للتدريب الأساسي، حيث يتم تدريبهم على أنظمة Soyuz وISS وسلامة الطيران والعمليات، بالإضافة إلى البقاء على الأرض والمياه. سيتلقى الطيارون الفضائيون تدريبًا على طائرة التدريب T-38 التابعة لوكالة ناسا. علاوة على ذلك، نظرًا لأن استكشاف الفضاء الحديث يتم بواسطة اتحاد من بلدان مختلفة وهو مجال مرئي للغاية للعامة، فقد تلقى رواد الفضاء تدريبًا مهنيًا وثقافيًا، بالإضافة إلى دورات لغوية (باللغة الروسية على وجه التحديد ). [14]

بعد الانتهاء من التدريب الأساسي، ينتقل المرشحون إلى التدريب المتقدم التابع لوكالة ناسا. يتم تدريب AsCans على نماذج بالحجم الطبيعي للحصول على فكرة عما سيفعلونه في الفضاء. تم ذلك من خلال استخدام طائرة تدريب المكوك أثناء تشغيلها ويتم ذلك من خلال نماذج محاكاة. تم استخدام طائرة تدريب المكوك حصريًا من قبل القائد ورواد الفضاء الطيارين للتدريب على الهبوط حتى تقاعد المكوك، بينما يستخدم جميع المرشحين مرافق نظام المحاكاة المتقدمة لتعلم كيفية العمل والوفاء بمهامهم بنجاح في بيئة الفضاء. تساعد أجهزة المحاكاة ومرافق تدريب EVA المرشحين على الاستعداد بشكل أفضل لعمليات مهمتهم المختلفة. على وجه الخصوص، تسمح غرف التفريغ والرحلات المكافئة ومرافق الطفو المحايد (NBF) للمرشحين بالتأقلم مع بيئة الجاذبية الدقيقة ، وخاصةً لـ EVA. كما يتم استخدام الواقع الافتراضي بشكل متزايد كأداة لغمر AsCans في بيئة الفضاء. [14] [15]

المرحلة النهائية هي التدريب المكثف. تبدأ قبل حوالي ثلاثة أشهر من الإطلاق، لإعداد المرشحين للمهمة الموكلة إليهم. تم تصميم عمليات المحاكاة المتكاملة الخاصة بالرحلة لتوفير أرضية اختبار ديناميكية لقواعد المهمة وإجراءات الطيران. يتم إجراء التدريب المشترك النهائي المكثف للطاقم/مراقب الرحلة بالتوازي مع تخطيط المهمة. هذه المرحلة هي حيث سيخضع المرشحون لتدريب تشغيلي خاص بالمهمة، بالإضافة إلى الخبرة في التجارب الموكلة إليهم. يتم أيضًا تضمين تدريب ضابط الطاقم الطبي للتدخل بشكل فعال بالإجراءات الاستباقية والتفاعلية في حالة حدوث مشكلات طبية. [14]

مرافق التدريب البارزة

نيل أرمسترونج في جهاز محاكاة الوحدة القمرية قبل رحلته إلى القمر .

قد يستغرق الأمر ما يصل إلى عامين حتى يصبح AsCan مؤهلاً رسميًا كرائد فضاء. عادةً، يتم إكمال عملية التدريب في مرافق تدريب مختلفة متاحة في وكالة ناسا: [16] تحاول مرافق تدريب الفضاء تكرار أو محاكاة تجربة رحلة الفضاء في مركبة فضائية بأكبر قدر ممكن من الدقة والواقعية. يتضمن ذلك نسخًا طبق الأصل من قمرة القيادة بالحجم الكامل مثبتة على كباش هيدروليكية ويتم التحكم فيها بواسطة أحدث تكنولوجيا الكمبيوتر ؛ وخزانات مياه متقنة لمحاكاة انعدام الوزن ؛ والأجهزة التي يستخدمها العلماء لدراسة فيزياء وبيئة الفضاء الخارجي.

  • منشأة محاكاة المركبات الفضائية (SVMF): تقع في مركز جونسون للفضاء في هيوستن، تكساس. تتكون منشأة SVMF من نماذج بالحجم الطبيعي لمركبات محطة الفضاء الدولية، وأوريون، وبرامج تجارية أخرى مختلفة. الغرض من منشأة SVMF هو توفير تجربة محاكاة فريدة لرواد الفضاء للتعرف على مهامهم في المركبات الفضائية. تشمل مشاريع التدريب المحتملة الاستعداد للطوارئ، والصيانة داخل المركبة في المدار، وعمليات غرفة الضغط. توفر المنشأة أيضًا تجارب لرواد الفضاء في الاتصالات في الوقت الفعلي مع الفريق الأرضي لدعم المهمة. [17]
  • KC-135 Stratotanker: KC-135 هي طائرة لتزويد الوقود جواً صممتها شركة بوينج. تُعرف هذه الطائرة باسم "Weightless Wonder" أو "Vomit Comet"، وهي الأكثر شهرة من نوعها ، والتي استخدمت لمحاكاة بيئات الجاذبية المنخفضة أو المنعدمة لرواد الفضاء التابعين لوكالة ناسا منذ عام 1994. توفر مناورات "الأفعوانية" التي تستطيع الطائرة القيام بها للأشخاص وكذلك المعدات على متنها حوالي 20-25 ثانية من انعدام الوزن. [18]
  • أرضية تحمل الهواء الدقيقة (PABF): تقع في مركز جونسون الفضائي في هيوستن، تكساس. وبسبب بيئة انعدام الجاذبية في الفضاء، فإن الافتقار الناتج عن الاحتكاك يفرض صعوبات على رواد الفضاء في تحريك وإيقاف الأجسام الكبيرة. أرضية تحمل الهواء الدقيقة هي "أرضية مسطحة" تستخدم الهواء المضغوط لتعليق الأجهزة النموذجية أو النماذج التي قد يواجهها رواد الفضاء في الفضاء فوق الأرض. تُستخدم لمحاكاة البيئات منخفضة الاحتكاك ليتعلم رواد الفضاء تحريك الأجسام الكبيرة. [17]
  • مختبر الطفو المحايد: (NBL): يقع في مركز جونسون الفضائي في هيوستن، تكساس. من خلال الجمع بين تأثيرات الترجيح والطفو، يخلق مختبر الطفو المحايد توازنًا بين الميل إلى الغرق والطفو، وبالتالي محاكاة تجربة انعدام الوزن. في مختبر الطفو المحايد، توجد عدة نماذج كاملة الحجم للمركبات الفضائية في "خزان مياه" كبير. على عكس SVMF، يساعد مختبر الطفو المحايد رواد الفضاء في التدريب على مشاريع مثل الصيانة، ولكن خارج المركبة الفضائية. [19]

أوروبا

يتم تدريب رواد الفضاء في أوروبا من قبل مركز رواد الفضاء الأوروبي (EAC)، ومقره في كولونيا ، ألمانيا . يتكون التدريب الأوروبي من ثلاث مراحل: التدريب الأساسي، والتدريب المتقدم، والتدريب التصاعدي المحدد.

محاكي كبسولة سويوز يقع في مركز التحكم الفضائي في كولونيا بألمانيا. سوف يقوم رواد الفضاء التابعون لوكالة الفضاء الأوروبية بمحاكاة العمليات في الكبسولة في مركز التحكم الفضائي.

بالنسبة لجميع رواد الفضاء الذين تم اختيارهم من قبل وكالة الفضاء الأوروبية، يبدأ التدريب الأساسي في مقر مركز عمليات الفضاء الأوروبية. يحتوي هذا القسم من دورة التدريب على أربع كتل تدريبية منفصلة تستمر لمدة 16 شهرًا. سيتلقى رواد الفضاء توجيهًا حول الدول الرئيسية التي تسافر إلى الفضاء ووكالاتها الفضائية وجميع برامج الفضاء الرئيسية المأهولة وغير المأهولة. يتناول التدريب في هذه المرحلة أيضًا القوانين والسياسات المعمول بها في قطاع الفضاء. يتم تقديم الأساسيات التقنية (بما في ذلك الهندسة والديناميكا الفلكية والدفع وميكانيكا المدار وما إلى ذلك) والعلمية (بما في ذلك علم وظائف الأعضاء البشرية وعلم الأحياء ومراقبة الأرض وعلم الفلك)، لضمان حصول جميع رواد الفضاء الجدد على المستوى الأساسي المطلوب من المعرفة. يتم التدريب على عمليات ومرافق محطة الفضاء الدولية، بما في ذلك مقدمة لجميع أنظمة التشغيل الرئيسية على متن محطة الفضاء الدولية المطلوبة لوظائفها كمختبر أبحاث فضائي مأهول. تغطي هذه المرحلة أيضًا عمليات الأنظمة المتعمقة لجميع المركبات الفضائية التي تخدم محطة الفضاء الدولية (مثل Soyuz و Progress ومركبة النقل الأوتوماتيكية ( ATV ) ومركبة النقل H-II ( HTV ))، بالإضافة إلى تدريب التحكم الأرضي ومنشأة الإطلاق. تركز مرحلة التدريب هذه أيضًا على مهارات مثل العمليات الروبوتية والالتقاء والالتحام ودورات اللغة الروسية والسلوك البشري والأداء وأخيرًا دورة غوص المياه المفتوحة PADI . توفر دورة الغوص هذه تدريبًا أساسيًا على EVA في NBF التابع لوكالة الفضاء الأوروبية قبل الانتقال إلى منشأة التدريب الأكبر التابعة لوكالة ناسا في مركز ليندون بي جونسون الفضائي .

يتضمن التدريب المتقدم نظرة أكثر تعمقًا إلى محطة الفضاء الدولية، بما في ذلك تعلم كيفية صيانة وتشغيل جميع الأنظمة. كما يتم تنفيذ تدريب علمي معزز في هذا الوقت لضمان قدرة جميع رواد الفضاء على إجراء التجارب العلمية على متن محطة الفضاء الدولية. تستغرق هذه المرحلة حوالي عام واحد لإكمالها ويتم إكمال التدريب عبر شبكة شركاء محطة الفضاء الدولية، وليس فقط في مركز التحكم في الإطلاق. فقط عند الانتهاء من هذه المرحلة يتم تعيين رواد الفضاء في رحلة فضائية.

يبدأ التدريب الخاص بالزيادة فقط بعد تعيين رائد فضاء في رحلة. تستمر هذه المرحلة 18 شهرًا وتجهزهم لدورهم في المهمة الموكلة إليهم. خلال هذه المرحلة، يتدرب أفراد الطاقم وكذلك أطقم الاحتياط معًا. يتم تصميم مهام الطاقم على متن محطة الفضاء الدولية بشكل فردي، مع مراعاة الخبرة الخاصة لرائد الفضاء وخلفيته المهنية. هناك ثلاثة مستويات مختلفة للمستخدم لجميع المعدات الموجودة على متن الطائرة (أي مستوى المستخدم ومستوى المشغل ومستوى المتخصص). يمكن لعضو الطاقم أن يكون متخصصًا في الأنظمة بينما يكون أيضًا مشغلًا أو مستخدمًا فقط على أنظمة أخرى، وبالتالي فإن برنامج التدريب مصمم بشكل فردي. يتضمن التدريب الخاص بالزيادة أيضًا تدريبًا للتعامل مع المواقف غير الاسمية. سيتعلم رواد الفضاء أيضًا كيفية إجراء التجارب المجدولة خصيصًا لمهامهم المخصصة.

روسيا

أراضي مركز جاجارين لتدريب رواد الفضاء

ينقسم تدريب رواد الفضاء إلى ثلاث مراحل: تدريب الفضاء العام، وتدريب المجموعات، وتدريب الطاقم. [20] يستمر تدريب الفضاء العام لمدة عامين تقريبًا ويتكون من فصول دراسية وتدريب على البقاء وامتحان نهائي يحدد ما إذا كان رائد الفضاء سيكون رائد فضاء اختباريًا أم بحثيًا. يُخصص العام التالي للتدريب الجماعي حيث يتخصص رواد الفضاء في Soyuz أو محطة الفضاء الدولية بالإضافة إلى المهارات المهنية. تستمر المراحل النهائية، مرحلة تدريب الطاقم، لمدة عام ونصف وهي مخصصة لإجراءات تشغيل المركبة التفصيلية وتدريب محطة الفضاء الدولية واللغة الإنجليزية .

يتم التدريب في المقام الأول في مركز يوري جاجارين لتدريب رواد الفضاء . تحتوي مرافق المركز على نماذج بالحجم الكامل لجميع المركبات الفضائية السوفيتية والروسية الرئيسية بما في ذلك محطة الفضاء الدولية. وكما هو الحال مع رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية، يتدرب رواد الفضاء في الولايات المتحدة وألمانيا واليابان وكندا لتلقي تدريب محدد في وحدات محطة الفضاء الدولية المختلفة.

اليابان

لقد ركز برنامج رحلات الفضاء البشرية الياباني تاريخيًا على تدريب رواد الفضاء لمهام مكوك الفضاء. وعلى هذا النحو، كان التدريب يتم سابقًا في مركز ليندون بي جونسون الفضائي التابع لوكالة ناسا، ثم يتبعه تدريب رواد فضاء ناسا وغيرهم من المشاركين الدوليين في برنامج مكوك الفضاء.

صاروخ H-II خارج مركز تسوكوبا الفضائي حيث يتم تدريب رواد فضاء وكالة استكشاف الفضاء اليابانية

منذ تطوير مرافق التدريب المحلية في مركز تسوكوبا الفضائي ، أصبح التدريب يتم بشكل متزايد في اليابان. ومع مشاركة اليابان في محطة الفضاء الدولية، يتبع تدريب رواد الفضاء اليابانيين هيكلًا مشابهًا لذلك الخاص بشركاء محطة الفضاء الدولية الآخرين. يتلقى رواد الفضاء 1.5 عامًا من التدريب الأساسي بشكل أساسي في تسوكوبا، يليه 1.5-2 عامًا من التدريب المتقدم في تسوكوبا ومواقع شركاء محطة الفضاء الدولية. سيتم أيضًا إجراء تدريب لأي رواد فضاء دوليين في محطة الفضاء الدولية يتضمن وحدة كيبو في مركز تسوكوبا الفضائي. [21]

يتبع التدريب المتقدم تدريب خاص بالزيادة، والذي سيتم إجراؤه، جنبًا إلى جنب مع أي تدريب على كيبو، في تسوكوبا. يتم تدريب الخروج من المركبة الفضائية لكيبو في نظام اختبار البيئة عديمة الوزن (WETS). WETS هو منشأة طفو محايدة تتميز بنموذج بالحجم الكامل لوحدة كيبو على متن محطة الفضاء الدولية. يتضمن مركز تسوكوبا الفضائي أيضًا مرافق طبية لتقييم مدى ملاءمة المرشحين، وغرفة عزل لمحاكاة بعض الضغوط العقلية والعاطفية لرحلات الفضاء الطويلة، وغرفة ضغط منخفض للتدريب على خرق الهيكل أو سيناريوهات فشل نظام دعم الحياة مما يؤدي إلى انخفاض أو فقدان ضغط الهواء. [22]

الصين

على الرغم من عدم توفر تفاصيل رسمية عن عملية الاختيار لبرنامج شنتشو ، إلا أن ما هو معروف هو أن إدارة الفضاء الوطنية الصينية تختار المرشحين من القوات الجوية الصينية ويجب أن تتراوح أعمارهم بين 25 و30 عامًا، مع ما لا يقل عن 800 ساعة طيران، وتعليم على مستوى الدرجة العلمية. يجب أن يتراوح طول المرشحين بين 160 سم و172 سم، وبين 50 كجم و70 كجم في الوزن. [23]

بالنسبة لرواد الفضاء الصينيين في شنتشو، يبدأ التدريب ببرنامج تعليمي لمدة عام في أساسيات رحلات الفضاء. خلال هذه الفترة، يتم تعريف المرشحين أيضًا بعلم وظائف الأعضاء وعلم النفس البشري. تتضمن المرحلة الثانية من التدريب، والتي تستمر ما يقرب من 3 سنوات، تدريبًا مكثفًا على قيادة مركبة شنتشو في الوضع الاسمي والطوارئ. المرحلة الثالثة والأخيرة من التدريب هي تدريب خاص بالمهمة، وتستمر لمدة 10 أشهر تقريبًا. خلال هذه المرحلة من التدريب، يتم تدريب رواد الفضاء في مدرب شنتشو عالي الدقة، بالإضافة إلى منشأة الطفو المحايد الموجودة في مركز رواد الفضاء الصيني (ACC)، في بكين . بالإضافة إلى الوقت الذي يقضونه في منشأة الطفو المحايد (NBF)، يتم التدريب على الخروج من المركبة في غرفة ذات فراغ عالٍ ودرجة حرارة منخفضة تحاكي الظروف البيئية للفضاء. في جميع مراحل التدريب، يخضع رواد الفضاء للتكييف البدني، بما في ذلك الوقت في جهاز الطرد المركزي البشري الموجود في مركز رواد الفضاء الصيني، وبرنامج رحلات الجاذبية الدقيقة، التي يتم تنفيذها في روسيا. [24]

الهند

لا يزال برنامج رحلات الفضاء البشرية الهندية ينتظر الموافقة الرسمية. وبمجرد الموافقة، من المتوقع أن تأخذ المهمة هنديين في مركبة مدارية من نوع Soyuz إلى مدار أرضي منخفض . يجب أن يعتمد تدريب هؤلاء رواد الفضاء على الدروس المستفادة من تدريب قائد جناح رواد الفضاء الوحيد في الهند راكيش شارما ( انظر Salyut-7 1984 ) ومن خلال التعاون الدولي للهند مع وكالة ناسا وروسكوزموس. قد تمضي الهند في برنامج رحلات الفضاء البشرية بمفردها، الأمر الذي يتطلب من منظمة أبحاث الفضاء الهندية ( ISRO ) تطوير برنامج تدريب خاص بها. تخطط الهند لبناء منشأة لتدريب رواد الفضاء ومركز للهندسة الطبية الحيوية على بعد 8 إلى 10 كيلومترات من مطار كيمبيجودا الدولي. سيتم استخدام هذه المنشأة لتدريب رواد الفضاء في المستقبل، حيث سيتم تدريب أول مهمة مأهولة للهند في الولايات المتحدة أو في روسيا. سيكون مركز كيمبيجودا به غرف لتنظيم الإشعاع والدورة الحرارية وتدريب التسارع الطردي المركزي. [25]

التدريب المستقبلي

تدريب رواد الفضاء على المدار الفرعي

في حين أن الجيل الأول من رواد الفضاء غير الحكوميين من المرجح أن يقوموا برحلات دون مدارية، فإن شركات مثل Virgin Galactic و Xcor Aerospace تعمل حاليًا على تطوير برامج تدريب رواد الفضاء دون المدارية. [26] [27] [28]

بعثات طويلة الأمد إلى القمر أو المريخ

رائد فضاء أثناء تدريب الواقع الافتراضي

يحتاج رواد الفضاء في المهام الطويلة الأمد - مثل تلك الموجهة إلى القمر أو المريخ - إلى تنفيذ مهام وواجبات متعددة، لأنه في مثل هذه المهام سيحتاج رواد الفضاء إلى العمل بشكل مستقل إلى حد كبير، وسيحتاجون إلى إتقان العديد من المجالات المختلفة. بالنسبة لهذه الأنواع من المهام، من المرجح أن يشمل التدريب لإعداد رواد الفضاء التدريب كأطباء وعلماء ومهندسين وفنيين وطيارين وجيولوجيين . بالإضافة إلى ذلك، سيكون هناك تركيز على الجوانب النفسية للمهام الطويلة الأمد حيث يكون الطاقم معزولًا إلى حد كبير. [ 29 ]

تتطلب المهمة التي تستغرق ستة أشهر إلى محطة الفضاء الدولية حاليًا تدريب رواد الفضاء لمدة تصل إلى خمس سنوات. ومن المتوقع أن يتم توسيع هذا المستوى من التدريب لمهام استكشاف الفضاء المستقبلية. وقد يشمل أيضًا جوانب التدريب أثناء الطيران. وقد يكون من الممكن استخدام محطة الفضاء الدولية كمرفق لتدريب رواد الفضاء لفترة طويلة في المستقبل.

ستكون الأداة القوية لتدريب رواد الفضاء هي الاستخدام المستمر للبيئات التناظرية، بما في ذلك عمليات مهمة البيئة القاسية التابعة لوكالة ناسا ( NOAA NEEMO )، ودراسات أبحاث وتكنولوجيا الصحراء التابعة لوكالة ناسا ( Desert RATS )، و Envihab (المخطط لها)، ووحدة أبحاث الطيران التناظرية، ومشروع هوتون-مارس ( HMP )، أو حتى محطة الفضاء الدولية (أثناء الطيران). في الواقع، تم تدريب ما مجموعه 15 رائد فضاء (المعروفين باسم رواد الماء ) في NEEMO لمهام مستقبلية إلى الكويكبات. [30] سيستمر أيضًا استخدام الواقع الافتراضي كوسيلة لتدريب رواد الفضاء بطريقة فعالة من حيث التكلفة، وخاصة للعمليات مثل النشاط خارج المركبة ( EVA ).

روبونوت 2 على متن محطة الفضاء الدولية

لا يمكن لهذه البعثات أن تكون مستقلة تمامًا بدون وجود الروبوتات. وهذا يفتح طريقًا جديدًا نحو التفاعل بين الإنسان والروبوت والذي يجب فهمه وممارسته تمامًا لتطوير علاقة متناغمة بين رواد الفضاء والروبوتات. ستساعد هذه الروبوتات رواد الفضاء على التحول من مساعدين شخصيين لهم إلى الجيل القادم من مستكشفي البيئات القاسية. يوجد حاليًا روبوت على متن محطة الفضاء الدولية يساعد رواد الفضاء في مهامهم الضخمة بلمسة إنسانية. يعد تدريب التفاعل بين الثقافات والإنسان والروبوت ضرورة ملحة للمهام الطويلة الأمد.

يجب أيضًا تطوير التدريب لعمليات الهبوط المستقبلية على القمر أو المهمة البشرية إلى المريخ . [31] تلعب عوامل مثل ديناميكيات الطاقم وحجم الطاقم وأنشطتهم دورًا حاسمًا حيث ستستمر هذه المهام من عام واحد إلى القمر إلى ثلاث سنوات على المريخ. يجب أن يكون التدريب المطلوب لمثل هذه المهام متعدد الاستخدامات وسهل التعلم والتكيف والارتجال.

تتطلب الرحلة إلى المريخ من رواد الفضاء البقاء في كبسولة الطاقم لمدة تسعة أشهر. [32] إن رتابة الرحلة وعزلتها تفرض تحديات نفسية جديدة. إن الفترة الطويلة التي يقضيها الطاقم في كبسولة الطاقم قابلة للمقارنة بأشكال أخرى من الحبس الانفرادي، مثل الغواصات أو القواعد في القارة القطبية الجنوبية. إن التواجد في بيئة معزولة ومقيدة يولد التوتر والصراع بين الأشخاص ومشاكل سلوكية وعقلية أخرى. [33] ومع ذلك، فقد ثبت أن المناظر الطبيعية والتواصل مع الأحباء يساعدان على الاسترخاء وتقليل هذه التأثيرات. يتم البحث في شبكة من التفاعلات الاجتماعية لتعزيز الحياة الثنائية (ANSIBLE)، والتي توفر المناظر الطبيعية والتواصل الاجتماعي في بيئة الواقع الافتراضي، كحل للصحة السلوكية. [34]

يبحث الباحثون في كيفية تعديل أدوات الصحة العقلية الحالية لمساعدة الطاقم على مواجهة الضغوطات التي قد تنشأ في بيئة معزولة ومحدودة (ICE) أثناء المهام الممتدة. [35] تستخدم محطة الفضاء الدولية نظام إدارة الصراع السلوكي المعروف باسم محطة الفضاء الافتراضية (VSS) لتقليل الصراع بين أفراد الطاقم ومعالجة التحديات النفسية. [36] يحتوي البرنامج على وحدات تركز على إدارة العلاقات والتوتر والاكتئاب التي توجه رواد الفضاء من خلال جلسة علاج افتراضية في الفضاء. [35]

تدريب رواد الفضاء باستخدام الواقع الافتراضي

تاريخ

ظهرت تقنيات الواقع الافتراضي لأول مرة تجاريًا في تسعينيات القرن العشرين. ولم يدرك الناس إلا ذلك الحين أنه يمكن استخدام الواقع الافتراضي في تدريب رواد الفضاء. كانت معدات الواقع الافتراضي السابقة لتدريب رواد الفضاء مخصصة لتعزيز الاتصال بين مشغلي ذراع الروبوت ورائد الفضاء أثناء الأنشطة خارج المركبة (EVA). فهي تجمع بين أعضاء طاقم الأنشطة خارج المركبة ومشغلي ذراع الروبوت، في بث مباشر، حتى عندما يكونون على متن مركبة فضائية. [37] كما أنها تستخدم لاستبدال بعض النماذج كبيرة الحجم التي لا يمكن وضعها في مختبر الطفو المحايد (NBL).

في عام 1993، تم تدريب وتقييم رواد الفضاء على العمل على تلسكوب هابل الفضائي من خلال أداة تدريب الواقع الافتراضي، البحث في جوانب العوامل البشرية للبيئات الافتراضية المحسنة للتدريب والمحاكاة خارج المركبة (RAVEN). ومع ذلك، لم يكن هدف RAVEN تدريب رواد الفضاء ولكن تقييم فعالية التدريب باستخدام الواقع الافتراضي مقابل التدريب تحت الماء وغيره من الإعدادات. [38]

على مدار سنوات من التطوير التكنولوجي في الواقع الافتراضي، تحسنت أيضًا الأجهزة الخاصة بمختبر الواقع الافتراضي في وكالة ناسا بشكل كبير. يتم تجديد كل من المواد ودقة العرض: [37]

  • 1991: شاشة الكريستال السائل (LCD) - 320 × 420
  • 1992: أنبوب أشعة الكاثود (CRT) - 1280x1024
  • 2005: الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء (micro-OLED) - 800x600
  • 2012: شاشة LCD - 1280x720
  • 2015: OLED - 1920x1080

كما تم اعتماد الواقع الافتراضي في مجموعة أوسع بكثير من المجالات في استكشاف الفضاء طوال تاريخ تجديد التكنولوجيا. وتشمل التطبيقات الأحدث للواقع الافتراضي على سبيل المثال لا الحصر: [39]

  • تخطيط المهمة
  • التصميم التعاوني والتفاعلي
  • حل المشاكل الهندسية
  • نمذجة البيانات
يتدرب رائدا الفضاء توم مارشبورن، على اليسار، وديف وولف على السير في الفضاء في منشأة محاكاة الواقع الافتراضي المتكاملة EVA-RMS في مركز جونسون الفضائي

التدريب الحالي للواقع الافتراضي

في حين أن مرفق تدريب الأنشطة خارج المركبة (EVAs) يمكنه محاكاة ظروف الفضاء، بما في ذلك الضغط والإضاءة، لا يمكن إعادة بناء بيئة Micro-g بالكامل في بيئة الأرض ذات 1-G. [40] يتم استخدام الواقع الافتراضي أثناء تدريب EVA لزيادة انغماس عملية التدريب. يحتوي مركز جونسون الفضائي التابع لوكالة ناسا على مرافق مثل منشأة نموذج المركبات الفضائية (SVMF) ومختبر الواقع الافتراضي (VRL) ومختبر الطفو المحايد (NBL).

يستخدم SVMF محاكي الجاذبية الجزئية (PGS) وأرضية تحمل الهواء (PABF) لمحاكاة انعدام الجاذبية وتأثيرات قوانين نيوتن للحركة . [41] نشأت أنظمة تدريب مماثلة من تدريب أبولو وجيميني. يعزز الواقع الافتراضي حواس رائد الفضاء أثناء وحدات التدريب مثل عمليات الفصل السريع للسوائل والسير في الفضاء وإصلاحات نظام الحماية الحرارية للمكوك الفضائي (TPS). [41]

يستخدم مختبر الواقع الافتراضي التابع لوكالة ناسا الواقع الافتراضي لتكملة المساعدة المبسطة لإنقاذ EVA (SAFER) كمساعدة مبسطة. يقدم تدريب الواقع الافتراضي محاكاة رسومية ثلاثية الأبعاد لمحطة الفضاء الدولية (ISS) باستخدام سماعة رأس وقفازات ردود فعل لمسية وجهاز تعقب الحركة. [42] في عام 2018، تلقى اثنان من رواد فضاء البعثة 55 ريتشارد آر أرنولد وأندرو جيه فوستيل تدريبًا على الواقع الافتراضي وأديا السير في الفضاء رقم 210. [43] يقدم مختبر الواقع الافتراضي لرواد الفضاء تجربة واقع افتراضي غامرة للسير في الفضاء قبل الانطلاق إلى الفضاء. تجمع عملية التدريب بين برنامج عرض رسومي يكرر محطة الفضاء الدولية وجهاز يسمى روبوت شارلوت يسمح لرواد الفضاء باستكشاف محيطهم بصريًا أثناء التفاعل مع كائن ما. روبوت شارلوت هو جهاز بسيط بذراع معدنية متصلة بالجانب تسمح للمستخدم بالتفاعل مع الجهاز. يرتدي المستخدم قفازات ردود فعل لمسية مع أجهزة استشعار القوة التي ترسل إشارات إلى جهاز كمبيوتر مركزي. [44] واستجابة لذلك، يقوم الكمبيوتر المركزي بمناورة الجهاز باستخدام شبكة من الكابلات ويحسب كيفية عمله في الفضاء من خلال الفيزياء. [45] وبينما تكون الأجسام عديمة الوزن في الفضاء، يتعين على رائد الفضاء أن يكون على دراية بقوى القصور الذاتي للجسم وأن يفهم كيف سيستجيب الجسم للحركات البسيطة لتجنب فقدانه في الفضاء. [44] [46] يمكن إكمال التدريب بشكل فردي أو مع شريك. وهذا يسمح لرواد الفضاء بتعلم كيفية التفاعل مع الكتلة ولحظات القصور الذاتي في بيئة انعدام الجاذبية. [45]

يتميز مختبر الطفو المحايد (NBL) بمزايا في محاكاة بيئة انعدام الجاذبية وإعادة إنتاج إحساس الطفو في الفضاء. يتم تحقيق طريقة التدريب من خلال إنشاء بيئة ذات جاذبية منخفضة من خلال الحفاظ على الطفو الطبيعي في أحد أكبر المسابح في العالم. يبلغ طول مسبح NBL المستخدم لممارسة الأنشطة خارج المركبة أو السير في الفضاء 62 مترًا (203 قدمًا) وعرضه 31 مترًا (102 قدمًا) وعمقه 12 مترًا (39 قدمًا)، [16] بسعة 6.2 مليون جالون. [47] تُستخدم سماعة الواقع الافتراضي المثبتة على الرأس تحت الماء لتوفير معلومات بصرية أثناء التدريب بمعدل إطارات يبلغ 60 إطارًا في الثانية ودقة شاشة 1280 × 1440. [47] يتميز نظام تدريب الواقع الافتراضي تحت الماء بتكلفة تدريب مخفضة بسبب إمكانية الوصول إلى تطبيقات الواقع الافتراضي، ويحتاج رواد الفضاء إلى وقت أقل لإكمال مهمة التدريب المخصصة.

على الرغم من وحدات التدريب التابعة لوكالة ناسا، فإن تدريب رحلات الفضاء التجارية يستخدم أيضًا تقنية الواقع الافتراضي لتحسين أنظمة التدريب الخاصة بهم. يطور فريق الواقع الافتراضي التابع لشركة بوينج نظام تدريب لمركبة بوينج ستارلاينر لتدريب رواد الفضاء على النقل بين الأرض ومحطة الفضاء الدولية. يمكن لنظام تدريب الواقع الافتراضي محاكاة المواقف عالية السرعة وسيناريوهات الطوارئ، على سبيل المثال، الإطلاق والدخول إلى الفضاء والهبوط في مكان غير متوقع. [48]

مزايا التدريب بالواقع الافتراضي

إعادة التوجيه البصري هي ظاهرة تحدث عندما يتغير إدراك الجسم بسبب تغير المجال البصري والإشارات. [49] سيغير هذا الوهم إدراك رائد الفضاء لقوة الجاذبية الموجهة ثم يفقد الاتجاه المكاني. يجب على رواد الفضاء تطوير وعي مكاني جيد واتجاه للتغلب على إعادة التوجيه البصري. في تدريب الارتباك التقليدي، على سبيل المثال، يدرب مركز يوري جاجارين لتدريب رواد الفضاء رائد الفضاء من خلال محاكاة بيئة انعدام الجاذبية من خلال جهاز الطرد المركزي. [7] على النقيض من ذلك، يتطلب تدريب الواقع الافتراضي معدات أقل، مما يدرب رواد الفضاء بشكل أكثر اقتصادا.

يستخدم تدريب الواقع الافتراضي أجهزة التفاعل الواقعية المختلطة، مثل مقصورات القيادة في أجهزة محاكاة الطيران التي يمكن أن تقلل من دوار المحاكاة وتزيد من حركة المستخدم. [50] وبالمقارنة بالتدريب التقليدي، فإن تدريب الواقع الافتراضي يعمل بشكل أفضل لتقليل آثار دوار الحركة الفضائية والارتباك المكاني. يمكن لرواد الفضاء الذين تلقوا تدريب الواقع الافتراضي أداء المهمة بشكل أسرع بنسبة 12٪، مع انخفاض بنسبة 53٪ في أعراض الغثيان. [12]

بينما يتم استخدام الواقع الافتراضي في تدريب رواد الفضاء على الأرض، تساهم التكنولوجيا الغامرة أيضًا في التدريب في المدار. [51] يمكن أن تساعد شاشة الواقع الافتراضي المثبتة على الرأس رائد الفضاء في الحفاظ على صحته البدنية كجزء من تدريب صيانة الكفاءة. [7] [51] علاوة على ذلك، تُستخدم أنظمة الواقع الافتراضي لضمان الصحة العقلية لأعضاء الطاقم. يمكن أن تخفف محاكاة السيناريوهات الاجتماعية من التوتر وتؤسس الترابط في ظل البيئة المعزولة والمغلقة (ICE). [51]

الواقع الافتراضي يساعد رواد الفضاء على التأقلم مع البيئات في الفضاء مثل محطة الفضاء الدولية قبل مغادرة الأرض. وبينما يمكن لرواد الفضاء التعرف على محطة الفضاء الدولية أثناء التدريب في مختبر التجارب النووية، فإنهم قادرون فقط على رؤية أقسام معينة من المحطة. وبينما يعد رواد الفضاء للمهام التي يؤدونها في الفضاء، فإنه لا يمنحهم بالضرورة فهمًا مكانيًا كاملاً لتخطيط المحطة. وهنا يلعب الواقع الافتراضي دورًا مهمًا. يستخدم مختبر الواقع الافتراضي نظامًا يُعرف باسم برنامج Dynamic Onboard Ubiquitous Graphics (DOUG) لنمذجة الجزء الخارجي من محطة الفضاء الدولية بما في ذلك الملصقات والخطوط السائلة والخطوط الكهربائية، حتى يتمكن الطاقم من التأقلم مع بيئتهم الجديدة. [44] يتجاوز مستوى التفاصيل الجزء الخارجي من المحطة. عندما يدخل المستخدم الفضاء، فإنه يرى اللون الأسود النقي حتى تتوسع حدقة عينه وتمتلئ السماء بالنجوم في ظاهرة تسمى "تأثير التفتح". [52]

عيوب التدريب بالواقع الافتراضي

في حين أن الواقع الافتراضي يعد رواد الفضاء للمهام غير المألوفة التي سيواجهونها في الفضاء الخارجي، فإن التدريب غير قادر على تكرار الضغوط النفسية والعاطفية التي يواجهها رواد الفضاء على أساس يومي. وذلك لأن المهام الافتراضية لا تحمل نفس التداعيات التي تحملها المهمة الحقيقية ولا تنتج التكنولوجيا تأثيرات نفسية قوية، مثل الخوف من الأماكن المغلقة، والتي تحدث غالبًا في البيئات المغلقة. [53]

قد يكون تحفيز بيئة الجاذبية الصغرى الافتراضية مكلفًا بسبب متطلبات المعدات الإضافية. على عكس الواقع الافتراضي التجاري، لا يمكن إنتاج المعدات التي تستخدمها وكالة ناسا على نطاق واسع لأن الأنظمة تتطلب تقنية تكميلية. [35] تعمل العديد من برامج الواقع الافتراضي بالاشتراك مع مختبر الطفو المحايد أو روبوت شارلوت في مختبر الواقع الافتراضي الذي يتطلب مرافق باهظة الثمن ولا يلغي عنصر السفر الذي يمكن للواقع الافتراضي تقليله. [54] روبوت شارلوت التابع لوكالة ناسا مقيد بكابلات تحاكي بيئة الجاذبية الصغرى ومختبر الواقع الافتراضي لديه جهازان فقط في حوزته. [44] يتطلب نظام التدريب هذا نظام صندوق قفازات افتراضي (GVX) تم دمجه في التدريب في وكالة ناسا ونظام EVA الافتراضي في مركز رواد الفضاء في الصين. [55] باستخدام أجهزة استشعار مدمجة في القماش، يمكن للقفازات أن تستشعر متى يقرر مرتديها الإمساك بجسم ما أو إطلاقه، ولكن يجب تطوير التكنولوجيا بشكل أكبر لدمج حركات المستخدم الدقيقة في البرامج الافتراضية. [45] تم الإبلاغ عن أن هذه القفازات غير مريحة ولا تلتقط سوى حركات محدودة. [53] كما تم دمج أجهزة استشعار الحركة لكامل الجسم في التدريب، وهي تميل إلى أن تكون باهظة الثمن ولكنها ضرورية من أجل الحصول على ردود فعل لمسية فعالة استجابة لحركات رواد الفضاء. وفي حين تم تطوير برامج الواقع الافتراضي التي لا تتطلب أجهزة استشعار لكامل الجسم، فإن غيابها يقلل من الدرجة التي يمكن للمستخدم من خلالها التفاعل مع العالم الافتراضي. [53]

مستقبل

يركز البحث المستقبلي في تقنيات الواقع الافتراضي في استكشاف الفضاء بشكل أساسي على تطوير طريقة لمحاكاة بيئة انعدام الجاذبية. على الرغم من أن هذا كان هدفًا منذ بداية استخدام الواقع الافتراضي في تدريب رواد الفضاء، إلا أنه تم إحراز تقدم طفيف. يستخدم الإعداد الحالي حبلًا مطاطيًا متصلًا بقدمي الشخص، وأرجوحة متصلة بالجسم، وأخيرًا شاشة واقع افتراضي مثبتة على الرأس. [56] [57] ومع ذلك، من المشاركين في التجارب التي تستخدم هذا الإعداد لمحاكاة بيئات الجاذبية المنخفضة، فإنهم لا يختبرون سوى الشعور بالتحرك في الفضاء بمساعدة الواقع الافتراضي، لكن التجربة لا تشبه بيئة انعدام الجاذبية الحقيقية في الفضاء الخارجي. على وجه التحديد، يخلق الضغط الناتج عن حبل البنجي والأرجوحة بسبب وزن المشاركين شعورًا غير واقعي وغير سار. [56] قد تكون التكنولوجيا الحالية كافية لعامة الناس لتجربة ما يشبه التحرك في الفضاء، لكنها لا تزال بعيدة كل البعد عن استخدامها رسميًا كأداة لتدريب رواد الفضاء.

تخدم هذه الجهود الرامية إلى محاكاة انعدام الجاذبية غرضًا مشابهًا يتمثل في خلق بيئة غامرة بشكل متزايد لتدريب رواد الفضاء. في الواقع، هذا هو الاتجاه المتنامي لصناعة الواقع الافتراضي بأكملها. في نهاية المطاف، ستتميز تجربة الواقع الافتراضي النهائية التي نتخيلها بالقضاء على العالم الحقيقي والافتراضي.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ Witze, Alexandra (29 May 2024). "حصريًا: كيف يتدرب رواد فضاء ناسا على المشي على القمر في عام 2026". Nature . 630 (8015): 26–28. doi :10.1038/d41586-024-01533-3. PMID  38811782. تم الاسترجاع في 4 يوليو 2024 .
  2. ^ لويس، روبرت (2017-12-08). "متطلبات الفحص الطبي (MER) لرواد الفضاء السابقين". ناسا . تم الاسترجاع في 2020-08-01 .
  3. ^ كالي، سنيها ر؛ ماستر، هيرال س؛ فيرما، تشايا ف؛ شيتي، جايمالا؛ سوركار، سواتي؛ ميهتا، أميتا (2013). "تدريب التمارين الرياضية لرواد الفضاء". المجلة الهندية للعلاج الطبيعي والعلاج المهني . 7 (2): 82. doi :10.5958/j.0973-5674.7.2.017.
  4. ^ أودسون، لارس آي إي؛ كارلسون، روبن؛ كونراد، يانوش؛ إينس، سردار؛ ويليامز، ستيف آر؛ زيمكوفا، إيريكا (ديسمبر 2007). "أداة إعادة تأهيل لتحقيق التوازن الوظيفي باستخدام الجاذبية المتغيرة والواقع الافتراضي". مجلة الهندسة العصبية وإعادة التأهيل . 4 (1): 25. doi : 10.1186/1743-0003-4-25 . PMC 1936992. PMID  17623080 . 
  5. ^ "ناسا وعلوم الفضاء وأوروبا الغربية". ناسا في العالم . بالجريف ماكميلان. 2013. doi :10.1057/9781137340931.0010. ISBN 978-1-137-34093-1.
  6. ^ Sgobba, Tommaso; Landon, Lauren B.; Marciacq, Jean-Bruno; Groen, Eric; Tikhonov, Nikolai; Torchia, Francesco (2018). "الاختيار والتدريب". سلامة الفضاء والأداء البشري . ص 721-793. doi :10.1016/B978-0-08-101869-9.00016-9. ISBN 978-0-08-101869-9.
  7. ^ أ ب ج د مارسياك، جان برونو؛ بيسوني، لوريدانا (2009). "سلامة تدريب الطاقم". تصميم السلامة لأنظمة الفضاء . ص 745-815. doi :10.1016/B978-0-7506-8580-1.00025-7. ISBN 978-0-7506-8580-1.
  8. ^ ab Heer, Martina; Paloski, William H. (أكتوبر 2006). "دوار الحركة في الفضاء: معدل الإصابة، والسبب، والتدابير المضادة". علم الأعصاب اللاإرادي . 129 (1-2): 77-79. doi :10.1016/j.autneu.2006.07.014. PMID  16935570. S2CID  6520556.
  9. ^ ناسا. علم النفس طويل الأمد. [متاح على الإنترنت]. [تم الوصول إليه في 20 فبراير 2012]. متاح على شبكة الويب العالمية: <https://history.nasa.gov/SP-4225/long-duration/long.htm>
  10. ^ DURANTE, M وFA CUCINOTTA. 2008. Heavy Ion Carcinogenesis and Human Space Exploration. Nature Rev Cancer, 2 May, pp.465-472.
  11. ^ أولبريتش، مانويل؛ جراف، هولجر؛ كيل، ينس؛ جاد، روديجر؛ بامفاستي، ستيفين؛ نيكوليني، فرانك (2018). "عمليات الفضاء القائمة على الواقع الافتراضي - دراسة لإمكانات وكالة الفضاء الأوروبية للتدريب والمحاكاة القائمة على الواقع الافتراضي". الواقع الافتراضي والمعزز والمختلط: التفاعل والملاحة والتصور والتجسيد والمحاكاة . مذكرات محاضرات في علوم الكمبيوتر. المجلد 10909. ص 438-451. doi :10.1007/978-3-319-91581-4_33. ISBN 978-3-319-91580-7.
  12. ^ ab Stroud, Kenneth J.; Harm, Deborah L.; Klaus, David M. (1 April 2005). "تدريب الواقع الافتراضي قبل الرحلة كإجراء مضاد لدوار الحركة في الفضاء وفقدان الاتجاه". Aviation, Space, and Environmental Medicine . 76 (4): 352–356. PMID  15828634.
  13. ^ مينون، أنيل س.؛ بارنز، بوبي؛ ميلز، روز؛ بروينز، سينثيا د.؛ تومبلي، ألكسندر؛ سميث، جيف؛ مونتغمري، كيفن؛ بويل، ريتشارد (2003). استخدام التسجيل والمعايرة والروبوتات لبناء محاكاة أكثر دقة للواقع الافتراضي لتدريب رواد الفضاء والطب عن بعد. وكالة الاتحاد. ص 87-94. رقم ISBN 978-80-903100-1-8.
  14. ^ abc Seedhouse, Erik (2010). Prepare for launch: the astronaut training process (1st ed.). Berlin: Chichester, UK: Springer ؛ نُشر بالاشتراك مع Praxis Pub. ISBN 978-1441913494.
  15. ^ "NASA - Astronauts in Training". ناسا . 4 مارس 2018. مؤرشف من الأصل في 2018-03-04 . اطلع عليه بتاريخ 6 يوليو 2024 .
  16. ^ من قبل لوجان، باري. "ناسا - رواد الفضاء في التدريب". www.nasa.gov . تم الاسترجاع في 2020-07-29 .
  17. ^ "منشأة نماذج المركبات الفضائية (SVMF)" (PDF) . ناسا . FS-2013-05-011-JSC.
  18. ^ McDonald-, Terry. "NASA - Zero-Gravity Plane on Final Flight". www.nasa.gov . تم الاسترجاع في 2020-07-29 .
  19. ^ "منشأة تدريب سوني كارتر: مختبر الطفو المحايد" (PDF) . ناسا . FS-2006-11-026-JSC.
  20. ^ "نظرة عامة على تدريب رواد الفضاء | RuSpace". مؤرشف من الأصل في 2020-07-26 . تم الاسترجاع 2012-02-26 .
  21. ^ "التدريب الأساسي لمرشحي طاقم محطة الفضاء الدولية". iss.jaxa.jp . تم الاسترجاع في 6 يوليو 2024 .
  22. ^ "مطلوب... رواد فضاء!". esa.int . ESA - Space for Kids . تم الاسترجاع في 6 يوليو 2024 .
  23. ^ "برنامج الفضاء الصيني | فيلق رواد الفضاء الصيني | SinoDefence.com". مؤرشف من الأصل في 2012-01-26 . تم استرجاعه في 2012-02-26 .
  24. ^ MORRING, F. 2009. تدريب رواد الفضاء. أسبوع الطيران وتكنولوجيا الفضاء، ص 48-49.
  25. ^ "الهند تقول إنها سترسل إنسانًا إلى الفضاء بحلول عام 2022". جمعية الكواكب .
  26. ^ تينجلي، بريت (2022-08-02). "فيرجن جالاكتيك تخطط لإنشاء منشأة جديدة لتدريب رواد الفضاء بالقرب من ميناء الفضاء الأمريكي". Space.com . تم الاسترجاع في 2023-12-31 .
  27. ^ شيتز، مايكل (2020-09-26). "كيف تتنافس سبيس إكس، فيرجن جالاكتيك، بلو أوريجين وغيرها في سوق السياحة الفضائية المتنامية". سي إن بي سي . تم الاسترجاع في 2023-12-31 .
  28. ^ "الأعضاء". اتحاد رحلات الفضاء التجارية . تم الاسترجاع في 2023-12-31 .
  29. ^ كيلي، سكوت (2017). التحمل: عام في الفضاء، عمر كامل من الاكتشاف . مع مارغريت لازاروس دين. ألفريد أ. كنوبف، قسم من دار نشر بنغوين راندوم هاوس. ص. 50. رقم ISBN 9781524731595على عكس الأيام الأولى لرحلات الفضاء ، عندما كانت مهارة القيادة هي المهمة، يتم اختيار رواد الفضاء في القرن الحادي والعشرين بناءً على قدرتنا على أداء العديد من الوظائف المختلفة والتوافق بشكل جيد مع الآخرين، وخاصة في ظروف مرهقة وضيقة لفترات طويلة من الزمن.
  30. ^ موسكويتز، كلارا. 2011. رواد الفضاء يستعدون ليصبحوا رواد فضاء في مهمة "كويكب" تحت الماء. [متاح على الإنترنت]. [تم الوصول إليه في 26 فبراير 2012]. متاح على شبكة الويب العالمية: <http://www.space.com/13007-nasa-astronauts-undersea-asteroid-mission.html>
  31. ^ "البشر إلى المريخ - ناسا" . تم الاسترجاع في 2023-12-31 .
  32. ^ ريد، نولا (14 نوفمبر 2017). "كم من الوقت يستغرق الوصول إلى المريخ؟". Space.com . تم الاسترجاع في 2020-07-30 .
  33. ^ أندرسون، أليسون؛ ماير، مايكل؛ فيلوز، أبيجيل؛ كوان، ديفين؛ هيجل، مارك؛ باكي، جاي (2017-06-01). "الاسترخاء مع المشاهد الطبيعية الغامرة المقدمة باستخدام الواقع الافتراضي". طب الفضاء والأداء البشري . 88 (6): 520-526. doi :10.3357/AMHP.4747.2017. PMID  28539139 – عبر ResearchGate.
  34. ^ وو، بيجي؛ موري، جاكلين؛ تشانس، إريك؛ هاينز، كيب؛ هاميل، جوشوا؛ وول، بيتر؛ لادويج، جاك؛ أوت، تامي (12 أبريل 2015). "الحفاظ على الصحة النفسية الاجتماعية في الطريق إلى المريخ والعودة". وقائع مؤتمر الواقع الافتراضي الدولي لعام 2015 حول ZZZ - VRIC '15 . ص. 1-7. doi :10.1145/2806173.2806174. ISBN 9781450333139. S2CID  18919540.
  35. ^ abc Anderson, Allison P.; Fellows, Abigail M.; Binsted, Kim A.; Hegel, Mark T.; Buckey, Jay C. (نوفمبر 2016). "تقييم التدابير المضادة للصحة السلوكية المستقلة المستندة إلى الكمبيوتر في HI-SEAS Mars Analog". طب الفضاء والأداء البشري . 87 (11): 912–920. doi :10.3357/AMHP.4676.2016. PMID  27779949.
  36. ^ "هل يمكن للواقع الافتراضي أن يساعد رواد الفضاء على الحفاظ على هدوئهم؟". مجلة ديسكوفر . تم الاسترجاع في 31 يوليو 2020 .
  37. ^ ab Carson, Erin (17 سبتمبر 2015). "ناسا تُظهر للعالم تجربتها في الواقع الافتراضي التي استمرت 20 عامًا لتدريب رواد الفضاء: القصة من الداخل". TechRepublic . تم الاسترجاع في 2020-07-29 .
  38. ^ Cater, John P.; Huffman, Stephen D. (1995-01-01). "استخدام شبكة البيئة الافتراضية للوصول عن بعد (RAVEN) للتدريب والتقييم المنسق لرواد الفضاء في مهام IVA—EVA". Presence: Teleoperators and Virtual Environments . 4 (2): 103–109. doi :10.1162/pres.1995.4.2.103. PMID  11539288. S2CID  29308501.
  39. ^ ستيرنشتاين، علياء (11 سبتمبر 2006). "رواد الفضاء يركبون لعبة فيديو الواقع الافتراضي". أسبوع الكمبيوتر الفيدرالي . 20 (31): 58-59. بروكويست  218869004.
  40. ^ Thuot, Pierre J.; Harbaugh, Gregory J. (يوليو 1995). "تدريب النشاط خارج المركبة واعتبارات تصميم الأجهزة". Acta Astronautica . 36 (1): 13–26. Bibcode :1995AcAau..36...13T. doi :10.1016/0094-5765(95)00035-X. PMID  11541312.
  41. ^ ab Moore, Sandra K.; Gast, Matthew A. (أكتوبر 2010). "الأنشطة خارج المركبة الفضائية في القرن الحادي والعشرين: التآزر بين أساليب التدريب السابقة والحالية لتحقيق النجاح في السير في الفضاء في المستقبل". Acta Astronautica . 67 (7–8): 739–752. Bibcode :2010AcAau..67..739M. doi :10.1016/j.actaastro.2010.06.016. hdl : 2060/20090034232 .
  42. ^ "ناسا تستخدم الواقع الافتراضي لتدريب رواد الفضاء". Unimersiv . 2016-04-11 . تم الاسترجاع 2020-07-29 .
  43. ^ "تدريب الواقع الافتراضي وأعمال الروبوتات العالمية قبل السير في الفضاء – محطة الفضاء". blogs.nasa.gov . 10 مايو 2018 . تم الاسترجاع في 2020-07-29 .
  44. ^ abcd "ملعب ناسا الذي يأخذ الواقع الافتراضي إلى مستوى جديد تمامًا". Gizmodo . 16 يونيو 2015 . تم الاسترجاع في 2020-07-31 .
  45. ^ abc "ناسا تستخدم الواقع الافتراضي لتدريب رواد الفضاء". Unimersiv . 2016-04-11 . تم الاسترجاع 2020-07-31 .
  46. ^ وانج، لان؛ لين، لينججي؛ تشانج، ينج؛ سونج، دا (ديسمبر 2020). "تخطيط السرعة لروبوت التدريب الافتراضي لرواد الفضاء مع القيود الديناميكية عالية الدرجة". روبوتيكا . 38 (12): 2121-2137. doi :10.1017/S0263574719001863. S2CID  213630797.
  47. ^ ab Sinnott, Christian; Liu, James; Matera, Courtney; Halow, Savannah; Jones, Ann; Moroz, Matthew; Mulligan, Jeffrey; Crognale, Michael; Folmer, Eelke; MacNeilage, Paul (نوفمبر 2019). "نظام الواقع الافتراضي تحت الماء للتدريب على الطفو المحايد: التطوير والتقييم" (PDF) . ناسا .
  48. ^ "فارجو وبوينج ستارلاينر: عصر جديد في تدريب رواد الفضاء". Varjo.com . تم الاسترجاع في 2020-07-29 .
  49. ^ ويلسون، كريستوفر جيه؛ سورانزو، أليساندرو (2015-08-03). "استخدام الواقع الافتراضي في علم النفس: دراسة حالة في الإدراك البصري". الأساليب الحسابية والرياضية في الطب . 2015 : 151702. doi : 10.1155/2015/151702 . PMC 4538594. PMID  26339281 . 
  50. ^ رونككو، جوكا؛ ماركانين، جوسي؛ لونونين، رايمو؛ فيرينو، مارينيلا؛ جايا، إنريكو؛ باسو، فالتر؛ باتيل، هارشادا؛ دكروز، ميرابيل؛ لوكانين ، سيبو (مارس 2006). “النموذج الأولي للتدريب الافتراضي لرواد الفضاء المتعدد الوسائط”. المجلة الدولية لدراسات الإنسان والحاسوب . 64 (3): 182-191. دوى :10.1016/j.ijhcs.2005.08.004.
  51. ^ abc Salamon, Nick; Grimm, Jonathan M.; Horack, John M.; Newton, Elizabeth K. (مايو 2018). "تطبيق الواقع الافتراضي للصحة العقلية للطاقم في مهام الفضاء طويلة الأمد". Acta Astronautica . 146 : 117–122. Bibcode :2018AcAau.146..117S. doi :10.1016/j.actaastro.2018.02.034.
  52. ^ "ناسا تدرب رواد الفضاء على الواقع الافتراضي بدون جاذبية". Engadget . 27 مارس 2017 . تم الاسترجاع في 2020-07-31 .
  53. ^ abc Baughman, Alex (2020). تقييم أنظمة الواقع الافتراضي والهجين لتدريب رواد الفضاء (أطروحة). ProQuest  2418705802.
  54. ^ Machkovech, Sam (2016-03-13). "Ars tests NASA's first Vive VR experiments: ISS, lunar rover simulators". Ars Technica . تم الاسترجاع في 2020-07-31 .
  55. ^ Qingchao, Xie; Jiangang, Chao (مارس 2017). "تطبيق حركة القفز في التدريب الافتراضي لرواد الفضاء". سلسلة مؤتمرات IOP: علوم وهندسة المواد . 187 (1): 012015. رمز Bibcode : 2017MS&E..187a2015Q. doi : 10.1088/1757-899x/187/1/012015 . S2CID  113777872.
  56. ^ ab Lindsey, Patrica F. (أكتوبر 1994). "تطوير الجاذبية الدقيقة، ونطاق الوصول الوظيفي للجسم بالكامل باستخدام نماذج رسومية حاسوبية ثلاثية الأبعاد وتكنولوجيا الواقع الافتراضي". التقارير الفنية لوكالة ناسا .
  57. ^ Tamaddon, Kiarash; Stiefs, Dirk (2017). "Embodied experiment of levitation in microgravity in a simulated virtual reality Environment for science learning". ورشة عمل الواقع الافتراضي لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لعام 2017 حول التعلم المجسد من رياض الأطفال حتى الصف الثاني عشر من خلال الواقع الافتراضي والمعزز (KELVAR) . ص. 1-5. doi :10.1109/KELVAR.2017.7961560. ISBN 978-1-5386-1892-9. S2CID  24280241.

قراءة إضافية

  • بارات، مايكل (1 مايو 2008)، مبادئ الطب السريري لرحلات الفضاء ، سبرينغر ، رقم ISBN 978-0-387-98842-9
  • كليمنت، جيل (25 أبريل 2005)، أساسيات طب الفضاء ، مكتبة تكنولوجيا الفضاء، رقم ISBN 978-1-4020-3246-2
  • كاناس، نيك (30 سبتمبر 2003)، علم النفس الفضائي والطب النفسي ، مكتبة تكنولوجيا الفضاء، رقم ISBN 978-1-4020-1341-6
  • سيدهاوس، إريك (13 أبريل 2010)، الاستعداد للإطلاق: عملية تدريب رواد الفضاء ، كتب سبرينغر براكسيس / استكشاف الفضاء، رقم ISBN 978-1-4419-1349-4
يوجد في ويكيميديا ​​كومنز وسائط متعلقة بـ تدريب رواد الفضاء .
  • رواد الفضاء في وكالة ناسا
  • رواد الفضاء في وكالة الفضاء الكندية
  • رواد فضاء وكالة الفضاء الأوروبية
  • رواد فضاء وكالة استكشاف الفضاء اليابانية
  • أرشيف وكالة الفضاء الروسية 2012-10-16 على موقع واي باك مشين
  • قائمة التجارب في محطة الفضاء الدولية
  • رحلات الفضاء المأهولة التابعة لوكالة الفضاء الوطنية الصينية
  • رحلات الفضاء البشرية من منظمة أبحاث الفضاء الهندية
  • ناسا: كيف تصبح رائد فضاء 101
  • تدرب مثل رائد الفضاء
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=تدريب_رواد_الفضاء&oldid=1240816696#مرافق_تدريبية_مشهورة"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate