ابداع دستگاه‌های هشدار دهنده‌ برای مقابله با سرگردانی فضایی

پژوهشگران آمریکایی در حال توسعه دستگاه‌های ارتعاشی هستند که می‌توانند به فضانوردان در جهت‌یابی درست کمک کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از اسپیس، فناوری پوشیدنی که به فضانوردان در مورد خطرات هشدار می‌دهد، می‌تواند روزی به فضانوردان کمک کند تا در فضا گم نشوند اما اعتماد به فناوری را عمیق‌تر از آنچه انسان‌ها در حال حاضر دارند، می‌طلبد.

پژوهشگران «دانشگاه برندایس»(Brandeis University) در ماساچوست، در حال توسعه دستگاه‌هایی هستند که مانند تلفن‌های همراه صدا و ویبره‌هایی را ایجاد می‌کنند تا کاربران را در جهت‌یابی درست یاری دهند. این پژوهش که با بودجه ناسا انجام می‌شود، نشان می‌دهد این علائم می‌توانند فضانوردان را یاری دهند تا با سردرگمی موسوم به «سرگردانی فضایی» ناشی از دید موقتی مبهم هنگام پرواز کردن از میان لایه ضخیمی از ابرها یا در شرایط گرانش صفر مبارزه کنند.

ناتوانی در جهت‌یابی فضایی، علت اصلی سوانح مرگبار هوایی است و اغلب برای خلبانان سردرگم پیش می‌آید که به جای اعتماد کامل به تجهیزات، با تکیه بر احساس تصمیم می‌گیرند. این خطرات در مورد سفرهای فضایی نیز صدق می‌کنند. وقتی فضانوردان زمین را ترک می‌کنند، نشانه‌های گرانشی حیاتی را که انسان اساسا برای جهت‌یابی به آنها تکیه می‌کند، از دست می‌دهند و در فضا احساس سرگردانی می‌کنند. نظارت مداوم و تعامل با سیستم‌های خودکار فضاپیما برای حفظ کردن آگاهی جغرافیایی بسیار مهم است و احساس کردن سرعت در طول پروازهای فضایی، به ویژه هنگام فرودهای کنترل‌شده روی ماه یا مریخ، اهمیت بسیاری دارد.

«ویوکاناندا ویمال»(Vivekanand Vimal)، پژوهشگر دانشگاه برندایس که روش‌هایی را برای آموزش دادن اعتماد به فناوری در فضا آزمایش می‌کند، گفت: زیست‌شناسی ما برای مقابله کردن با شرایط هوافضا و موقعیت‌های عجیبی که در محیطی غیر از فضا تجربه نمی‌شوند، تکامل نیافته و طراحی نشده است.

فناوری پوشیدنی

دستگاه‌های ارتعاشی که توسط ویمال و گروهش ساخته شده‌اند، نشانه‌هایی را از طریق پوست به سیستم دهلیزی ارائه می‌دهند. سیستم دهلیزی که در گوش داخلی ما قرار دارد، کج شدن سر ما را به مغز نشان می‌دهد و به ما کمک می‌کند تا در حالت یکنواخت بمانیم. بخش‌هایی از گوش داخلی پوشیده از سلول‌های مویی است که با ساختارهای کوچکی به نام «سنگ گوش»(otolith) مشخص شده‌اند. وقتی حرکت می‌کنیم، گرانش این ساختارها را می‌کِشد و نشانه‌هایی را به مغز منتقل می‌کند که نشان می‌دهند چقدر از تعادل خود خارج شده‌ایم.

آزمایش‌های پیشین فرود شبیه‌سازی‌شده ماه نشان داده بودند که شرکت‌کنندگان نمی‌توانند به طور یکپارچه با تغییر گرانش تطبیق پیدا کنند. این باعث می‌شد که فکر کنند وسیله نقلیه عمودی است؛ در حالی که در واقعیت به ‌طور قابل‌توجهی کج شده بود. ویمال خاطرنشان کرد که اگر این موضوع حل شود، فناوری جدید می‌تواند از این محدودیت زیست‌شناسی انسان فراتر برود و یک اقدام متقابل سودمند برای سرگردانی فضایی باشد.

ویمال و همکارانش «الکساندر پانیک»(Alexander Panic)، «جیمز لاکنر»(James Lackner) و «پل دیزیو»(Paul DiZio) برای اینکه بفهمند آیا روش القای ارتعاش آنها می‌تواند در شرایط پرفشار کارآیی داشته باشد، با بستن افراد به یک ماشین صندلی‌مانند که برنامه‌ریزی شده بود بدون کمک اضافی به هر دو طرف خم شود، محیطی گیج‌کننده ایجاد کردند. در طول دو روز، ۳۰ دانشجو که به چشم‌بند و هدست‌های حذف صدا مجهز بودند، از دریافت ورودی‌های حسی خودداری و تلاش کردند تا با استفاده از جوی‌استیک، صندلی فضایی را ثابت نگه دارند. ۱۰ نفر از آنها آموزش خاصی دریافت کردند، ۱۰ نفر به دستگاه‌های ارتعاشی مجهز شدند و ۱۰ نفر باقی‌مانده هر دو را دریافت کردند.

در نیمی از آزمایش، صندلی فضایی برای تقلید از گرانش زمین به صورت عمودی قرار داشت و شرکت‌کنندگان می‌توانستند از نشانه‌های گرانشی طبیعی برای جهت‌یابی دقیق استفاده کنند. برای شبیه‌سازی شرایط گرانش صفر، شرکت‌کنندگان در حالی که هنوز روی صندلی نشسته بودند، روی پشت خود قرار گرفتند. در این مرحله، سنگ گوش‌ دیگر نمی‌توانست به تعیین کردن سرعت یا شیب کمک کند. زمانی که شرکت‌کننده یک درجه از نقطه تعادل فاصله گرفت، دستگاه ارتعاشی صدا ایجاد کرد. برای فاصله هفت درجه دو دستگاه، برای فاصله ۱۵ درجه سه دستگاه و برای فاصله ۳۱ درجه هر چهار دستگاه به صدا درآمدند. اگر یکی از شرکت‌کنندگان ۶۰ درجه دور فاصله می‌گرفت، این طور در نظر گرفته می‌شد که سقوط کرده است. ویمال گفت: ما امیدوار بودیم که این ارتعاشات بتوانند جایگزین نشانه‌های از دست‌رفته سنگ گوش‌ باشند و خطاهای ادراکی افراد را تصحیح کنند.

ویمال و گروهش دریافتند که این فناوری به طور قابل توجهی کمک می‌کند اما برای جلوگیری از نوسان شدید و تصادف کردن به خاطر از دست دادن کنترل صندلی فضایی، حتی برای زیرگروهی که آموزش دیده بودند، کافی نبود.

یافته‌های این پژوهش، یک درگیری عمیق‌تر و اساسی‌تر را درون انسان نشان می‌دهند. این شاید یک احساس درونی ذاتی باشد که ما را از اعتماد کامل به فناوری برای دور ماندن از خطر باز می‌دارد. شرکت‌کنندگان گفتند که اگرچه از ارتعاش‌دهنده‌ها آگاه بودند و به آنها اعتماد داشتند اما واکنش‌های آنها اغلب برخلاف چیزی بود که دستگاه‌ها پیشنهاد می‌کردند. ویمال و همکارانش گمان می‌کنند که این فناوری، احساس تعارض را در شرکت‌کنندگان ایجاد کرده که باعث سردرگمی شده و گاهی اوقات تصمیم‌گیری‌های نادرست را در چند ثانیه به همراه داشته است.

ویمال گفت: به نظر می‌رسد اعتماد شناختی به این معنا نیست که شما واقعا می‌توانید به دستگاه تکیه کنید. شما در حال تصمیم‌گیری در مورد جوی‌استیک هستید و سعی دارید تعادل خود را حفظ کنید. بدین ترتیب، برای ایجاد این پیوند به چیزی بیش از اعتماد شناختی نیاز دارید.

این که چرا شرکت‌کنندگان نتوانستند بر تعارض غلبه کنند و اجازه دهند که به طور کامل توسط دستگاه‌های ارتعاشی هدایت شوند، یک پرسش بدون پاسخ است. ویمال گفت که گروه او برای یافتن پاسخ، در حال بررسی اضافه کردن نوعی نشانه فشار با هدف انتقال احساس نزدیک شدن به نقطه برخورد هستند.

وی افزود: برای ایجاد پیوند بین فناوری و انسان‌ها به طوری که آنها هنگام خارج شدن از جهت‌یابی، به دستگاه‌های ارتعاشی تکیه کنند، آموزش‌های ویژه کمک خواهند کرد. این کار را می‌توان با واداشتن شرکت‌کنندگان به تعیین کردن نقاط تعادل تصادفی و از پیش برنامه‌ریزی‌شده روی صندلی فضایی با استفاده از دستگاه انجام داد.

این پژوهش فقط یک شبیه‌سازی گرانش صفر را در نظر گرفت؛ بنابراین پژوهشگران قصد دارند آن را با آزمایش‌های روی صندلی دنبال کنند که گرانش ماه یا مریخ در آنها شبیه‌سازی شده باشد.

این پژوهش در مجله «Frontiers in Physiology» به چاپ رسید.

در ویدئوی زیر می‌توانید آزمایش دستگاه‌های ارتعاشی را ببینید.