عند الهبوط على سطح القمر، يمكن أن يصبح رواد الفضاء مشوشين مكانيًا، وذلك عندما يفقدون الإحساس باتجاههم – وقد لا يتمكنون من معرفة الاتجاه الذي يتجه نحو الأعلى. هذا الارتباك يمكن أن يؤدي إلى حوادث مميتة.
وحتى على الأرض، بين عامي 1993 و2013، أدى الارتباك المكاني إلى فقدان 65 طائرة، وأضرار بقيمة 2.32 مليار دولار أمريكي، و101 حالة وفاة في الولايات المتحدة.
هل يمكن للتكنولوجيا القابلة للارتداء تعزيز حواس رواد الفضاء، مما يسمح لهم بالتغلب على القيود المفروضة على أجهزة الاستشعار البيولوجية الخاصة بهم؟ وما هو نوع التدريب الذي يمكن أن يبني رابطة أعمق بين رائد الفضاء والتكنولوجيا القابلة للارتداء، بحيث يتمكن رواد الفضاء من الاعتماد على التكنولوجيا عندما لا يستطيعون الثقة بحواسهم؟
أنا عالم أبحاث في مختبر أشتون جرايبيل للتوجيه المكاني بجامعة برانديز. أدرس مع زملائي، ألكسندر بانيك، وجيمس لاكنر، وبول ديزيو، التعزيز الحسي والارتباك المكاني، وهو عندما يفقد رواد الفضاء والطيارون الإحساس بالطريقة التي يتجهون بها.
في بحث نُشر في نوفمبر 2023 في مجلة Frontiers in Physiology، حددنا ما إذا كانت أجهزة الاهتزاز – وهي أجهزة اهتزاز صغيرة توضع على الجلد – يمكن أن تعزز أداء المشاركين الذين تم وضعهم في حالة مربكة تحاكي رحلات الفضاء. لقد درسنا أيضًا نوع التدريب الذي يمكن أن يعزز الاتصال بين الإنسان والجهاز.
تقوم أجهزة الاهتزاز بتوصيل المعلومات من خلال مستقبلات اللمس الخاصة بالجهاز الحسي الجسدي بدلاً من النظام البصري. لقد ساعدوا في السابق الطيارين على قيادة طائرات الهليكوبتر والطائرات.
عندما يكون الطيارون مشوشين، غالبًا ما يمتلئ نظامهم البصري بالمعلومات. يمكن أن تساعد أجهزة الاهتزاز في المساعدة لأنها ترسل إشارات اللمس بدلاً من الإشارات المرئية.
إنشاء حالة تناظرية لرحلات الفضاء
في تجربتنا الأولى، أردنا معرفة ما إذا كان استخدام الهزازات الاهتزازية من شأنه أن يحسن قدرة المشارك على تحقيق الاستقرار في حالة رحلة فضائية مربكة.
قمنا بربط المشاركين بجهاز دوران متعدد المحاور، وهو عبارة عن آلة تحتوي على كرسي تمت برمجته ليتصرف مثل البندول المقلوب. مثل قلم الرصاص الذي يسقط يسارًا أو يمينًا أثناء محاولتك موازنةه على طرف إصبعك، يميل جهاز الدوران متعدد المحاور إلى اليسار أو اليمين. استخدم المشاركون عصا التحكم لمحاولة تحقيق التوازن بين أنفسهم وإبقاء الكرسي في وضع مستقيم.
لقد عصبنا أعين المشاركين، لأن الارتباك المكاني يحدث غالبًا عندما لا يتمكن الطيارون من الرؤية – كما هو الحال عندما يطيرون ليلاً أو عبر السحب.
على الأرض، تساعد الأعضاء الصغيرة الموجودة في الأذن الداخلية والتي تسمى حصوات الأذن الأشخاص على الحفاظ على توازنهم من خلال استشعار مدى ميل الجسم بعيدًا عن الوضع المستقيم، والذي يُسمى أيضًا الجاذبية العمودية. في الفضاء وخاصة أثناء التحولات الجاذبية، كما هو الحال أثناء الهبوط على كوكب أو القمر، تختلف معلومات الجاذبية التي تكتشفها حصوات الأذن كثيرًا عنها على الأرض. هذا يمكن أن يسبب الارتباك.
بالإضافة إلى ذلك، ستغير الرحلات الفضائية طويلة الأمد كيفية تفسير الدماغ للإشارات القادمة من حصوات الأذن. يمكن أن يؤدي هذا أيضًا إلى الارتباك عند الهبوط.
في حالة الأرض التناظرية، والتي كان من المفترض أن تكون بمثابة عنصر تحكم للمقارنة مع حالة رحلة الفضاء التي اختبرناها، جلس المشاركون في جهاز الدوران متعدد المحاور واستخدموا عصا التحكم لتحقيق الاستقرار حول نقطة التوازن. وكانت نقطة التوازن في وضع مستقيم، أو في وضع الجاذبية العمودي.
نظرًا لأن أحجار الأذن يمكن أن تستشعر الميل من خط الجاذبية العمودي، كان لدى المشاركين دائمًا إحساس جيد باتجاههم وموقع نقطة التوازن. لقد أطلقنا على هذه الحالة اسم “الحالة التناظرية للأرض” لأنه يمكنهم استخدام إشارات الجاذبية للقيام بالمهمة. لقد تعلم كل مشارك هذا الأمر وقام بتحسين أدائه بمرور الوقت.
بعد ذلك، في الحالة التناظرية لرحلات الفضاء، جعلنا جهاز الدوران متعدد المحاور يدفع المشاركين إلى الخلف بمقدار 90 درجة. كانت نقطة التوازن لا تزال في المنتصف، وتمت برمجة جهاز الدوران متعدد المحاور للإمالة إما إلى اليسار أو اليمين أثناء وجود المشاركين على ظهورهم.
في حالة الأرض، كانت نقطة التوازن محاذية للعمود العمودي، لذلك كان من السهل استخدام أحجار الأذن لتحديد مدى ميل الشخص. ومع ذلك، في حالة الرحلة الفضائية، لم يعد المشاركون يميلون بالنسبة إلى عمود الجاذبية، لأنهم كانوا دائمًا على ظهورهم. لذلك، على الرغم من أن نقطة التوازن التي كانوا يحاولون العثور عليها كانت هي نفسها، لم يعد بإمكانهم استخدام الجاذبية لتحديد مدى ميلهم عن نقطة التوازن.
وبالمثل، فإن رواد الفضاء لديهم الحد الأدنى من إشارات الجاذبية عند الهبوط في البداية. في حالة رحلاتنا الفضائية، أظهر المشاركون أداءً سيئًا للغاية وكان لديهم معدلات عالية من فقدان السيطرة.
لكل مشارك من المشاركين الثلاثة عشر في المجموعة التجريبية، قمنا بتثبيت أربعة أجهزة هزازة على كل ذراع. كلما ابتعد المشارك عن نقطة التوازن، زاد عدد الاهتزازات على نفس الجانب.
لقد وجدنا أن ردود الفعل الاهتزازية ساعدت في الأداء في حالة رحلة الفضاء المربكة. ولكنه أدى أيضًا إلى الشعور بالتعارض بين الإدراك الخاطئ للمشاركين لاتجاههم وبين اتجاههم الفعلي، كما أشار المذبذبون.
وبسبب هذا الصراع، لم يكن أداء المشاركين في حالة الرحلة الفضائية جيدًا كما كان في حالة الأرض.
والمثير للدهشة، أنه حتى معرفة أنهم كانوا مشوشين والإبلاغ عن مستويات عالية من الثقة في أجهزة الاهتزاز لم يكن كافيًا للسماح للأشخاص بمواصلة التعلم وتحسين أدائهم. يشير هذا إلى أن الثقة المعرفية، أو مستوى الثقة الذي أعلنوه ذاتيًا، قد يختلف عن الثقة على مستوى القناة الهضمية – والثقة المعرفية وحدها لا تضمن قدرة الناس على الاعتماد على أجهزة الاهتزاز عندما يكونون مشوشين.
بناء رابطة بين الإنسان والجهاز
وجدت الأبحاث السابقة في مجال الاستبدال الحسي أن السماح للمشاركين بالاستكشاف واللعب بحرية بالجهاز أثناء التدريب يبني رابطة بين الإنسان والجهاز.
في تجربتنا الأولى، زودنا المشاركين بالوقت لاستكشاف كيفية عمل الجهاز. لقد منحناهم 40 دقيقة لاستكشاف ردود الفعل الاهتزازية في حالة الأرض في اليوم السابق لاختبارهم في حالة رحلة الفضاء. وفي حين أن هذا ساعد المشاركين على الأداء بشكل أفضل من أولئك الذين لم يكن لديهم أجهزة اهتزاز، إلا أن تحسيناتهم كانت متواضعة، ولم يظهر هؤلاء المشاركون أي تحسن إضافي في الأداء بعد منحهم 40 دقيقة في حالة الرحلة الفضائية.
إذًا، لماذا لم يكن هذا الاستكشاف المجاني كافيًا لحالة الاختبار الخاصة بنا ولكنه كافٍ للتجارب الأخرى؟ قد يكون أحد الأسباب هو أن غالبية الدراسات السابقة حول التعزيز الحسي قد تم إجراء التدريب والاختبار في نفس البيئة. ومع ذلك، فمن المرجح أن يتلقى رواد الفضاء تدريبهم على الأرض قبل تواجدهم في الفضاء، حيث ستكون معلوماتهم الحسية مختلفة تمامًا.
لتحديد ما إذا كان التدريب المتخصص يمكن أن يؤدي إلى نتائج أفضل، قمنا بإجراء مجموعة أخرى من المشاركين من خلال برنامج تدريبي.
أمضى المشاركون اليوم الأول في الوضع التناظري للأرض، حيث كان عليهم تثبيت أنفسهم أثناء البحث عن نقاط توازن مخفية كانت مختلفة عن الوضع العمودي أو الجاذبية. ومن أجل العثور على نقطة التوازن المخفية، كان عليهم أن يتحرروا من رغبتهم في التوافق مع الوضع القائم مع التركيز على أجهزة الاهتزاز، التي تشير إلى موقع نقطة التوازن.
عندما تم اختبار هذه المجموعة في اليوم الثاني في حالة التناظرية لرحلات الفضاء، كان أداؤها أفضل بكثير من المجموعة التي لديها أجهزة الاهتزاز ولكنها لم تتلق برنامج التدريب. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن التعرض البسيط لأجهزة التعزيز الحسي لن يكون تدريبًا كافيًا لرواد الفضاء للاعتماد على الجهاز عندما لا يستطيعون الاعتماد على حواسهم.
كما أن الثقة المعرفية في الجهاز قد لا تكون كافية لضمان الاعتماد عليه. وبدلا من ذلك، سيحتاج رواد الفضاء إلى تدريب متخصص يتطلب الانفصال عن حاسة واحدة مع التركيز على ردود الفعل من الجهاز.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد.
كتب بواسطة: فيفيكاناند باندي فيمال، جامعة برانديز.
اقرأ أكثر:
يتلقى Vivekanand Vimal تمويلًا من برنامج الأبحاث البشرية التابع لناسا بموجب المنحة 80NSSC22K0758