宇航员日记告诉我们火星任务的危险

人们为了实现“第一次”可以忍受很多,但一位研究人员警告称,前往红色星球的漫长路线会带来风险。

2007 年 8 月是国际空间站的特殊时期。一艘航天飞机船员——新血液,新鲜补给——即将抵达。宇航员克莱顿·安德森,自当年 6 月以来一直是唯一的美国人,已准备好与新人交谈。

不过,他首先必须与任务控制中心打交道。安德森登上国际空间站的明确目标是改进未来乘组的程序;他在地面上的工作包括支持和通信宇航员。也许他经常对休斯顿要求的繁琐程序感到恼火,这并不奇怪。例如,为了迎接航天飞机的到来,他们指示他从气闸舱中取出一个特殊的太空行走包(存放手套和眼镜等设备),将其放入第二个包中,然后从抵达的船员那里拿一个新太空行走包,取出旧包,并将其交给新抵达的船员放入航天飞机。

如果您觉得这听起来很复杂,安德森也会同意。他试图提出一种更简单的方法,但地面人员不感兴趣。事实上,飞行主管转发给他一封包含他们沮丧的内部通信的电子邮件:“他为什么不闭嘴照做呢?”以及“他们为什么不直接把他带回家?”

安德森保留了关于他的抱怨——以及更愉快的经历——的笔记和日记,并将他的回忆写成了一本 2015 年的回忆录《平凡的宇航员》。但他的日记也是美国国家航空航天局委托进行的一项审查的一部分,该审查旨在确定长期太空旅行中最困难的方面,因为该机构开始计划前往火星及其他地方的任务。在获得匿名承诺后,安德森和其他 19 名空间站宇航员与人类学家杰克·斯图斯特分享了他们的想法。斯图斯特是一家专门从事行为研究的咨询公司负责人。这些加密的、密码保护的日记在宇航员撰写条目时,会通过电子邮件发送到地面站。它们会进入美国国家航空航天局的服务器,斯图斯特会下载它们,然后美国国家航空航天局会删除它们。除了安德森,只有斯图斯特知道他在 2003 年至 2016 年进行的几项研究中跟踪的宇航员的身份。

在他 152 天的国际空间站驻留期间,安德森继续向斯图斯特表达他的不满。另一次,他和两名乘员在同一天为不同的工作,各自拆卸并重新安装了同一个门,以及它的 44 个紧固件。为什么任务控制中心不让他们在第一次拆下门时就完成所有这些任务?在太空包事件发生几天后,他切断了与地面的一切非必要通信。当他返回地球时,宇航员评估委员会注意到,“克莱可能会需要重建他与任务控制中心的关系,以便他能够再次飞行。”

然而,安德森认为地面人员可以更体谅宇航员的经历。“想象一下你住在自己的房子里,而 100 英里外有人试图告诉你把东西放在哪里的最佳位置,”现已退休的安德森谈到他在太空中的时光。“这让我非常沮丧。”

斯图斯特认为安德森并非一个过于独立的下属,而是一位挑战“赞美通货膨胀”传统的乘员。宇航员及其地面支持人员通常比面对面时表现得更客气:大量的祝贺、无端的赞美、请和谢谢。任务控制中心习惯了不断的服从,无法容忍安德森的观点。“他们给克莱贴上了抱怨者的标签,并对他很差,”斯图斯特说。“这不公平,也很小气。”

自上世纪 80 年代以来,斯图斯特一直研究太空旅行中的人际动态,他经常看到乘员与地面之间的关系以类似的方式恶化。地球与宇航员之间的距离,在字面和比喻上,在前往火星等地方的任务中只会越来越远。这将带来新的挑战。

斯图斯特最近完成了一项新研究,分析了美国国家航空航天局对此次旅程的假设计划:这次旅行需要旅行者做什么,以及他们可能会遇到的问题,从牙科急症到行为失常。他说,目前的火星战略让他感到担忧。美国国家航空航天局希望将旅程时间从每段约六个月增加到每段一年。放慢速度可以节省燃料和金钱——就像骑自行车比开车便宜一样。“这是极其危险的,”他说。乘员暴露在辐射下的时间会翻倍。成员们被禁闭的时间越长,行为和心理问题爆发的风险就会呈指数级增长。“美国国家航空航天局正朝着错误的方向前进,”斯图斯特说。“我的任务是说服任务规划者这是一个糟糕的主意。”

Computer keyboard keys in zero gravity
“我认为我确实需要离开了,”一位宇航员写道。“长时间与人近距离生活,即使是那些通常不会让你烦恼的事情,过一段时间也会让你烦恼。”——维尔黑斯

13 年来,20 名宇航员将他们的喜怒哀乐、兴奋、厌倦、愤怒、满足和孤独倾泻到巨大的文件中,据斯图斯特估计,这些文件可以装满两本只有他一个人读过的俄国小说。“他们可能不会向同事或航医坦白自己的脆弱,但他们对我坦白了,”斯图斯特谈到他完成的两项研究的材料时说,第一项研究从 2003 年到 2010 年,第二项研究从 2011 年到 2016 年。随着数据传输完成,他可以开始寻找趋势。

不出所料,随着新一批国际空间站乘员习惯了看着巨大的地球在下方旋转,太空旅行的新鲜感最终消失了。“我不再感到每有空闲时间就想去穹顶舱,”一位日记作者写道,指的是那个有七扇窗户的圆形舱。“我不是说景色不壮观,它确实很壮观,但我不再那么好奇了。”

尽管如此,国际空间站还是提供了其他新的体验,包括将自己系在船体上,并在宇宙中漂浮。然而,如果这些活动没有发生,失望感可能会很强烈。“我在躲避日记,”一名参与者承认,当时美国国家航空航天局取消了他们的太空行走,他指出这“真是伤透了心。”这位宇航员在充满乐观精神地回顾了积极的一面:安全和健康第一。尽管如此,还是花了两天时间才收拾好所有设备并拆除索具。“说实话,这太糟糕了。”

即使时间按计划进行,工作也总是被放在首位——以及它的限制。“今天是个艰难的日子,”有人写道。“小事让我烦躁。我累了。我认为地面安排的任务时间比以前少了。”另一位日记作者指出,有时任务控制中心似乎根本不了解太空中的实际情况:“只有 30 分钟来执行一个需要收集 21 件物品的 55 步程序。”

显然,安德森并不是唯一一个对美国国家航空航天局难以理解的做法感到不满的乘员。国际空间站换个灯泡需要多少人?只需要一个——但付出了很多努力。“我必须戴着安全眼镜,并随身携带吸尘器,”一位沮丧的飞行员写道。但灯泡已经放在一个塑料盒里,如果破裂,就会装住碎片。“而且,我必须在打开灯之前拍下已安装的灯泡的照片,”他们补充道。“为什么?我不知道!美国国家航空航天局就是这么做的。”

枯燥乏味的工作迅速累积。“我越来越确信,我们牺牲了乘员的效率和在轨时间,是为了让地面方面的生活更轻松/便宜,”有人抱怨被迫进行“消耗品审计”:打开补给袋,取出并数清所有物品,然后放回原处——而不是在消耗物品时进行追踪。

这些程序也可能毫无用处。一次,由于美国国家航空航天局的沟通失误,主食会在补给到达前两周耗尽。“我们不应该抱怨鸡肉,因为鸡肉很快就会吃完!”一位宇航员表示。另一个人在营养品短缺期间,哀叹热量限制的后果。“一个人选择减肥和被强迫减肥,这会产生很大的差异,”他们一边饥饿地写道。

国际空间站居民之间也会互相惹恼——无论是线上还是线下。当一位宇航员进行直播或成为网络名人时,队友们会对他错过的许多工作感到不满。他们还经历了像周末公路旅行中的兄弟姐妹一样的“她在我身边呼吸”的困难。“我认为我确实需要离开了,”一位日记记录者承认。“长时间与人近距离生活,即使是那些通常不会让你烦恼的事情,过一段时间也会让你烦恼。”

然而,轨道上的团队并不总是抱怨。轻松的活动包括漂浮比赛,看谁能做出最酷的技巧。一位国际空间站居民在可以看到风景的房间里脱衣服,告诉船员他们正在对着世界“裸奔”。日记中记载了美国和俄罗斯的乘员一起观看了斯坦利·库布里克的经典影片《2001:太空漫游》。

另一次,一位热爱科幻小说的宇航员让不了解情况的团队成员观看了所有《星际迷航》电影。当斯波克第一次做出 V 形的瓦肯礼时,整个团队都不约而同地模仿了这个手势。“看到他们第一次做我大约 40 年前第一次做的事情,真是难以置信的有趣和怀旧,”这个人写道。

拍照和分享照片也是一大乐趣。一位摄影爱好者花了一周时间试图拍到凯尔盖伦岛,这是法国在南极洲的一个站点,研究人员在那里也孤立地工作。终于,他们发现了它,并成功拍下了他们的“对应者”的照片。“我想我会试着把它发邮件给那里的人,”他们写道。

从上方看到地球,一个没有边界的星球在空旷的太空中,也会引起一种情绪变化,心理学家称之为“总览效应”。当我们的星球处于其应有的(微不足道的)宇宙背景下时,国界就成了社会建构,观察者开始珍视这个美丽、脆弱且值得关怀的地球。正如一位宇航员所说,“我想我将花余生去理解我在这里六个月每天所看到的东西。”

尽管如此,下方的地球仍然具有吸引力。“我最想念的东西列表越来越长了,”有人写道。“家人第一,然后是淋浴,然后是拿铁,然后是雨……我想念在云层下的感觉,我想我永远是地球的孩子。”


斯图斯特花费了 40 多年的职业生涯来分析人类如何应对陆地、海洋和太空中的客观上令人不快的探索。例如,他的陆地研究考察了被困在帐篷和船只中的极地探险家,并为他思考被困在飞行罐头里的宇航员提供了信息。“工程师、建筑师会建造模型并对其施加压力,”他说。“医学研究人员使用动物模型,甚至经济模型来检验假设。而在行为科学中,我们则着眼于类似的情况。”他于 20 世纪 80 年代开始与美国国家航空航天局合作,并很快说服该机构,这种方法可以帮助预测空间站的困难。

他开始阅读历史报告,从克里斯托弗·哥伦布开始,以了解过去探险家们所遭受的痛苦和慰藉。以《*比利卡号*》的南极之旅为例,这是第一次在冬季过冬。当船被困在冰中近一年时,医生弗雷德里克·库克开了运动处方:船员们每天绕着船走,他们称之为“疯屋散步”。库克让那些最疯狂、最悲伤的人坐在炉子前,在经历了如此多的寒冷和黑暗之后,炉子的光和热似乎变得不可思议。随着坏血病开始出现,他们开始吃企鹅肉,这阻止了在困境中的进一步崩溃。

仪式、结构、运动、感觉和食物似乎是斯图斯特的关键。弗里乔夫·南森,他带领第一支横穿格陵兰岛的队伍,早在 1897 年就能告诉你这些。“确实,”他在他的书《*远方北方*》中写道,“整个秘密在于合理地安排事物,尤其要注意食物。”在一次北极探险中,南森和他的同伴在北极圈上方的帐篷里度过了九个月的冬天。“他们的整个世界[被]一个你可以握在手中的灯的苍白光芒照亮,”斯图斯特说。

两人完好无损地走了出来。“人类,”斯图斯特说,“可以忍受几乎任何事情,以成为第一批人。”

在整理完国际空间站的日记条目后,他意识到轨道上的操作不再足够新颖来为困难辩护。宇航员可以忍受很多,如果他们能获得“第一”的荣誉。然而,到斯图斯特的初步研究于 2003 年开始时,乘员自 2000 年以来一直在国际空间站执行任务。如今,艰苦的条件令人恼火。日记指出,结构有时过于僵化,食物也不够好。但节日庆祝、定期与家人通话、电影之夜以及日常的醒来/工作/在漂浮的跑步机上跑步/睡觉的日常安排都有助于提升士气。

在他 2010 年的报告中,斯图斯特建议进行减少摩擦的微调,例如将枯燥的任务平均分配给乘员,使工作有意义,并为琐事安排足够的时间。任务控制中心应该纠正程序中的错误和缺陷,并给予宇航员尽可能多的对他们日程安排的控制权;让他们参与讨论任何可能影响他们的事项,例如政策变化;并接受关于他们在太空中的隔离和禁闭的独特挑战的培训。

显然,情况没有太大改变,因为斯图斯特在 2016 年第二次日记研究结束后,写了差不多相同的内容。至少那时,赞美通货膨胀有所减退,他指出,这是一种更健康、更成熟的动态。

亚历山德拉·惠特米尔是美国国家航空航天局人类因素和行为绩效研究小组的副科学家,该小组负责监督该机构为未来任务的宇航员制定的策略。“我们审视我们目前的状态与我们所需状态之间的差距,并征集研究来帮助弥补这些差距,”惠特米尔说。她的团队特别支持斯图斯特的工作。“他做出了巨大的贡献。”她表示,拥有像他这样的具体分析,而不是猜测,“可以为我们认为美国国家航空航天局需要关注的领域增添可信度。”斯图斯特的研究将为未来的努力和战略方向提供信息,即使它们不会立即纳入操作政策。

与《*比利卡号*》和其他地球探险相比,太空任务有一个明显的劣势:一旦那些过去的先驱者独自冒险出去,他们就真的孤身一人了。没有人能在一个烟雾弥漫的城市告诉他们如何运行他们的脂肪细胞光源。然而,在太空中,一家陆地机构仍然是老板。在一次火星任务中,由于通信延迟和地球上的人员无法提供直接帮助,乘员将拥有更大的自主性——这可能会导致新的问题。不过,在轨道上,人们很容易认为陆地上的人根本不理解。这就像青少年对父母的感觉一样。双方都不是错的。

俄罗斯科学院心理学家瓦迪姆·古辛称之为“心理关闭”的现象往往会加剧双方关系。在太空的单调和孤立中被隔离,宇航员开始限制与地面的对话。与此同时,乘员们正在变得更擅长太空生活。(*科罗廖夫的某个家伙懂什么舱外活动?休斯顿戴过护目镜换灯泡吗?*)古辛建议,地面“应该从控制乘员转向咨询”,就像他们在遥远的任务中自然会做的那样。这很好,因为正如斯图斯特所指出的,只有宇航员才明白成为宇航员是什么感觉。

Astronaut working outside the ISS
如果能获得“第一”的荣誉,宇航员可以忍受很多。NASA

部分是由于这种基本同理心的限制,陆地人和近地轨道人之间很可能会一直存在摩擦。这不完全是坏事。对你的船员生气会让飞船上的生活变得无法忍受。有时将你的感受向下转移更好。这是经典的移情作用,加州大学旧金山分校的精神病学家尼克·卡纳斯说,他对国际空间站和和平号宇航员进行了 10 年的研究。“你的老板让你做某事,你不能顶撞他。你回家然后对你的配偶大喊大叫,”他说。在国际空间站上,你冲休斯顿的吉姆大喊大叫。

在一次火星之旅中,吉姆会越来越远,这个星球的苍白蓝点会越来越小。“没有人知道,宇航员看到地球成为一个微不足道的点意味着什么,”卡纳斯说。除非进行任务模拟——派遣宇航员去月球并假装是火星(美国国家航空航天局没有计划投资)——“我们可能不得不比我们想要的更凭空想象。”

斯图斯特认为美国国家航空航天局在这方面做得比它应该做的要多。他几年前发现,该机构甚至没有一份关于宇航员将在火星任务中执行的任务的完整清单,所以他们不知道哪种船员能做得最好。一个地质学家还是三个?所有空军飞行员还是都不选?航天服会是什么样子?“即使是瑜伽裤、跑鞋和登山鞋的设计者,也对将要完成的工作有深刻的理解,”他说。美国国家航空航天局有一个航天服原型,但对宇航员将如何穿着它执行任务却一无所知。

因此,在 2018 年 12 月,斯图斯特向美国国家航空航天局提交了一份报告,该报告识别了每项任务,并评估了学习难度、执行频率以及重要性。他基于一项任务,该任务在每个方向上花费六个月的行程,并在火星表面停留 18 个月,直到最近这还是美国国家航空航天局偏爱的行程。

现在,该机构倾向于更长的旅行时间。更多的“我们到了吗?”的时刻和更少的时间在目的地会减少能源和工程费用,但斯图斯特认为这些削减将付出人类的代价。根据地球探险的行为问题发生率,他估计,在一次火星任务中,有 99% 的人会出现严重问题,例如抑郁到无法作为乘员发挥作用,或者成为对自己危险的人。在地球上,你会把这个人送往医院。斯图斯特和卡纳斯都认为,前往火星的飞船应在紧急设备中包含约束装置。斯图斯特 2018 年报告中的一项必需任务是“在另一名乘员的帮助下,手动运用体力和束缚/胶带,以约束正在经历行为紧急情况的乘员。”

即使每个人都保持理智,他们也不会保持一成不变。宇航员在一起度过的时间越长,脱离地球的影响,他们形成的亚文化就越明显。斯图斯特指出,即使在国际空间站相对短暂的停留期间,乘员们也会转变为拥有自己社会规范的社区,例如专注于总体目标而不是个人或国家差异(这是我们在地球上不太擅长的)。在没有太多外部影响的情况下,被迫在幽闭空间中相处,他们会发展出新的互动方式,以维持和平并使彼此的孤立变得可以忍受。可以想象,当社区成员再也看不到他们的星球时,这些惯例会变得多么深刻。

他们将成为“火星人”。“地球人”。没有人确切知道,他们将在私人社会中承受什么,才能成为第一批人。


这个故事最初发表在《流行科学》的“在外面”一期中。

 

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Sarah Scoles

特约编辑

莎拉·斯科尔斯 (Sarah Scoles) 是一位自由科学记者,也是《科技新时代》的常客,自 2014 年以来一直为该刊物撰稿。她关注科学技术与社会、企业和国家安全利益的互动方式。


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