衛(wèi)旭華
(蘭州大學(xué)管理學(xué)院,蘭州 730000)
載人航天是航天強(qiáng)國(guó)重大工程中的重要任務(wù),是促進(jìn)外層空間活動(dòng)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展、構(gòu)建外空領(lǐng)域人類命運(yùn)共同體的重要前沿領(lǐng)域。載人航天任務(wù)通常是在空間受限和環(huán)境極端的條件下完成的[1],不僅需要前沿科學(xué)技術(shù)和強(qiáng)大工業(yè)基礎(chǔ)的支撐,更需要訓(xùn)練有素、堅(jiān)韌不拔、有奉獻(xiàn)精神的航天員團(tuán)隊(duì)[2]。在孤立、受限和極端的航天環(huán)境中,團(tuán)隊(duì)協(xié)作因素往往是決定載人航天任務(wù)成敗的關(guān)鍵[3]。目前已有科研人員正在為載人登月和火星登陸任務(wù)做準(zhǔn)備,但現(xiàn)階段對(duì)載人航天任務(wù)中團(tuán)隊(duì)協(xié)作的研究仍較為有限。與傳統(tǒng)工作團(tuán)隊(duì)相比,載人航天任務(wù)中的團(tuán)隊(duì)在工作環(huán)境及交互模式等方面存在較大的不同,通常需要面對(duì)傳統(tǒng)工作團(tuán)隊(duì)中根本不存在的任務(wù)情境[4],這也決定了傳統(tǒng)團(tuán)隊(duì)動(dòng)力學(xué)理論和研究結(jié)論不一定適用于載人航天情境[5]。
隨著中國(guó)空間站順利搭建完成,中國(guó)已在載人航天領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就,未來(lái)也將開啟載人航天的新征程。目前中國(guó)載人航天研究更加側(cè)重科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的探索[6],在航天員心理和行為方面的研究較為有限,對(duì)航天員團(tuán)隊(duì)、地面指揮協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)、支持和保障小組等多個(gè)團(tuán)隊(duì)間協(xié)作的研究則更為匱乏。相較之下,國(guó)外文獻(xiàn)已經(jīng)圍繞載人航天團(tuán)隊(duì)協(xié)作議題展開了較為豐富的探索。顯然,關(guān)注載人航天任務(wù)團(tuán)隊(duì)管理的前沿問題將有助于相關(guān)主管部門更好地實(shí)施航天強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略,提高太空綜合管控和治理效能。
本文通過(guò)對(duì)Web of Science 和CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行全面檢索,對(duì)國(guó)內(nèi)外載人航天任務(wù)中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作問題展開系統(tǒng)回顧,基于人-環(huán)境-技術(shù)框架總結(jié)載人航天任務(wù)中團(tuán)隊(duì)協(xié)作面臨的挑戰(zhàn)、應(yīng)對(duì)策略以及值得進(jìn)一步探索的領(lǐng)域。
載人航天任務(wù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要發(fā)射、監(jiān)控和運(yùn)行航天器,并確保航天器和航天員安全返回地球。這一過(guò)程通常需要多個(gè)職能團(tuán)隊(duì)參與,從而構(gòu)成載人航天任務(wù)的多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)[2]。
航天員團(tuán)隊(duì)是乘坐航天器進(jìn)入太空的任務(wù)群體,其主要目標(biāo)是依賴若干名航天員執(zhí)行載人航天任務(wù)[2]。從人-環(huán)境-技術(shù)框架來(lái)看[7],航天員團(tuán)隊(duì)與傳統(tǒng)工作場(chǎng)所的團(tuán)隊(duì)具有較大的不同。首先,從人的角度來(lái)看,航天員團(tuán)隊(duì)的規(guī)模明顯小于傳統(tǒng)團(tuán)隊(duì),受制于技術(shù)和補(bǔ)給困難等因素,其典型規(guī)模為3~6 人,且航天員團(tuán)隊(duì)成員的身心素質(zhì)要求也明顯高于傳統(tǒng)工作團(tuán)隊(duì)[1];其次,從環(huán)境層面來(lái)看,航天員團(tuán)隊(duì)的工作和生活環(huán)境的極端性明顯高于傳統(tǒng)團(tuán)隊(duì),長(zhǎng)期的極端環(huán)境會(huì)給航天員的生理和心理健康帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)[8];最后從技術(shù)層面來(lái)看,航天員團(tuán)隊(duì)在處理一些突發(fā)狀況時(shí),可能會(huì)面臨知識(shí)儲(chǔ)備和經(jīng)驗(yàn)不足的局面,這就需要航天器和地面團(tuán)隊(duì)提供及時(shí)的決策技術(shù)支持[9]。航天員團(tuán)隊(duì)的這些特點(diǎn)決定了需要構(gòu)建有別于傳統(tǒng)團(tuán)隊(duì)動(dòng)力學(xué)理論的新范式和新框架。
為了應(yīng)對(duì)載人航天任務(wù)的復(fù)雜性,目前多數(shù)載人航天任務(wù)采用了多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)的運(yùn)作管理模式[2]。圖1 是載人航天任務(wù)常見的多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)[10],包括了航天員團(tuán)隊(duì)、由任務(wù)指揮員組成的地面指揮團(tuán)隊(duì)以及輔助各個(gè)指揮員開展管理工作的地面支持團(tuán)隊(duì)。其中,航天員團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)載人航天任務(wù)的實(shí)施,設(shè)置指令長(zhǎng)(Commander)一名,扮演航天員團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)以及與地面團(tuán)隊(duì)溝通的角色。地面指揮團(tuán)隊(duì)由各個(gè)團(tuán)隊(duì)指揮員組成,確保航天員團(tuán)隊(duì)和地面支持團(tuán)隊(duì)的順利溝通和信息傳遞,并下達(dá)各類航天任務(wù)指令和決策,由總指揮統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)。地面支持團(tuán)隊(duì)則主要負(fù)責(zé)人機(jī)交互以及航天器特定的技術(shù)系統(tǒng)或者職能領(lǐng)域的輔助與保障工作,核心技術(shù)系統(tǒng)包括航天器發(fā)射、通信射頻網(wǎng)絡(luò)利用、環(huán)境與熱操作系統(tǒng)、電力-鉸接與熱控制系統(tǒng)等,職能領(lǐng)域則涉及到艙外活動(dòng)、機(jī)器人、運(yùn)營(yíng)支持、軌跡操作、飛船訪問等[10]。
圖1 載人航天任務(wù)中的多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)Fig.1 Multi-team systems in manned space missions
載人航天任務(wù)中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作是指航天員以及地面團(tuán)隊(duì)通過(guò)有效的合作完成載人航天任務(wù)目標(biāo)的過(guò)程,通常涉及情感、行為和認(rèn)知層面的協(xié)作[11-12]。其中,情感協(xié)作是指團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)有效的情緒管理來(lái)提升團(tuán)隊(duì)凝聚力和成員間相互信任的過(guò)程[12];行為協(xié)作是指團(tuán)隊(duì)成員依賴合作與有效溝通,執(zhí)行階段性任務(wù)的過(guò)程[10];認(rèn)知協(xié)作指的是團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)信息加工與決策、學(xué)習(xí)和知識(shí)轉(zhuǎn)移來(lái)做出正確決策的過(guò)程[3]。由于載人航天任務(wù)往往伴隨著較高的不確定性,不僅需要航天員團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的高效協(xié)作,也需要航天員團(tuán)隊(duì)與地面團(tuán)隊(duì)以及各類航天系統(tǒng)的相互協(xié)作。然而,受環(huán)境極端、資源匱乏、通信延遲等客觀條件的限制,載人航天任務(wù)中的團(tuán)隊(duì)情感、行為和認(rèn)知協(xié)作面臨著諸多的挑戰(zhàn)。
3.1.1 微重力與輻射的挑戰(zhàn)
微重力和輻射是造成航天員生理壓力源的重要環(huán)境因素[2]。航天任務(wù)中的微重力和輻射環(huán)境可能會(huì)導(dǎo)致航天員睡眠減少、肌肉和骨骼功能失調(diào)(如骨質(zhì)疏松),引發(fā)超敏反應(yīng)以及生理和免疫系統(tǒng)失調(diào),并激活潛伏在體內(nèi)的皰疹病毒[13-14]。這些潛在的生理壓力源會(huì)導(dǎo)致航天員產(chǎn)生恐懼和焦慮等負(fù)面情緒,干擾航天員的注意力,并致使團(tuán)隊(duì)成員產(chǎn)生認(rèn)知負(fù)荷和社交障礙,降低航天員的集體導(dǎo)向,進(jìn)而對(duì)團(tuán)隊(duì)凝聚力產(chǎn)生負(fù)面影響[3]。此外,在微重力條件下,航天員的前庭系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)會(huì)受到影響,通常表現(xiàn)為前庭信號(hào)與其他信號(hào)(如視覺、觸覺)之間的不一致,這可能會(huì)誘發(fā)航天員視覺和觸覺信息加工失調(diào),進(jìn)而干擾航天員的認(rèn)知能力和協(xié)同作業(yè)能力[15]。
3.1.2 空間受限的挑戰(zhàn)
在執(zhí)行載人航天任務(wù)的過(guò)程中,航天員需要長(zhǎng)期在密閉和狹小的空間內(nèi)工作與生活,往往會(huì)面臨生理和心理上的雙重挑戰(zhàn)。從生理層面而言,為了確保航天員的安全,航天器的多數(shù)區(qū)域都需要安裝監(jiān)控設(shè)備,這會(huì)對(duì)航天員的生活隱私保護(hù)帶來(lái)挑戰(zhàn)[15]。尤其是當(dāng)航天員團(tuán)隊(duì)涉及不同性別成員時(shí),狹小和密閉空間的生活隱私問題將會(huì)更為突出。從心理層面而言,航天員們會(huì)因?yàn)樯砜臻g受限而產(chǎn)生擁擠感和心理上的不舒服感,進(jìn)而產(chǎn)生焦慮和沮喪的消極情緒,甚至?xí)a(chǎn)生人際 層 面 的 沖 突[1],進(jìn) 而 威 脅 團(tuán) 隊(duì) 的 有 效協(xié)作[12]。
3.1.3 距離方面的挑戰(zhàn)
隨著深空探測(cè)任務(wù)的推進(jìn),距離對(duì)載人航天任務(wù)的影響愈發(fā)明顯。深空航天任務(wù)會(huì)造成數(shù)分鐘甚至數(shù)十分鐘的通信延遲,這會(huì)降低航天員團(tuán)隊(duì)與地面團(tuán)隊(duì)之間的溝通效率,增加航天員們的消極情緒[9]。此時(shí),航天員團(tuán)隊(duì)可能會(huì)產(chǎn)生移置作用(Displacement),把高壓環(huán)境所創(chuàng)造的負(fù)面情緒轉(zhuǎn)移到地面團(tuán)隊(duì),引發(fā)團(tuán)隊(duì)間沖突[15]?;鹦?00 任務(wù)的研究結(jié)果顯示,航天員團(tuán)隊(duì)與地面指揮團(tuán)隊(duì)之間的沖突水平是航天員團(tuán)隊(duì)內(nèi)部沖突水平的5 倍[16]。此外,通信延遲可能會(huì)造成決策上的延遲[17],這會(huì)給航天員團(tuán)隊(duì)帶來(lái)較大的壓力,降低他們對(duì)任務(wù)本身的注意力,甚至造成團(tuán)隊(duì)成員在決策時(shí)一致忽視重要信息的“群體思維”現(xiàn)象[3,9]。
賦予航天員團(tuán)隊(duì)更多的自主權(quán)是應(yīng)對(duì)通信延遲的一項(xiàng)重要舉措[8]。然而,自主權(quán)意味著航天員團(tuán)隊(duì)不再依賴地面團(tuán)隊(duì)做決策,久而久之會(huì)導(dǎo)致航天員團(tuán)隊(duì)出現(xiàn)心理關(guān)閉(Psychological Closing)和地球外現(xiàn)象(Earth-out-of-view Phenomenon)[15]。一方面,隨著時(shí)間的推移,航天員會(huì)愈發(fā)覺得地面團(tuán)隊(duì)并不了解航天器上的真實(shí)情況,認(rèn)為地面團(tuán)隊(duì)能夠應(yīng)對(duì)的情形越來(lái)越少。此時(shí),他們會(huì)主動(dòng)減少與地面團(tuán)隊(duì)的溝通交流[18],產(chǎn)生心理關(guān)閉。另一方面,當(dāng)?shù)厍驈暮教靻T的視線中逐漸消失或者航天員們無(wú)法再將地球與其他星體進(jìn)行區(qū)分的時(shí)候,他們可能會(huì)不再關(guān)心地球上發(fā)生的事情,并逐漸不再與地面團(tuán)隊(duì)產(chǎn)生聯(lián)系[15]。
3.1.4 任務(wù)環(huán)境的挑戰(zhàn)
航天員團(tuán)隊(duì)在執(zhí)行載人航天任務(wù)時(shí)往往會(huì)面對(duì)突發(fā)事件[19],一旦處理不當(dāng),可能會(huì)導(dǎo)致任務(wù)中斷甚至失敗。當(dāng)突發(fā)任務(wù)超出航天員團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)時(shí),他們可能會(huì)表現(xiàn)出脆弱的一面[9]。這種脆弱性會(huì)導(dǎo)致航天員的任務(wù)效能感下降,降低彼此的協(xié)作意向,影響任務(wù)完成效果。航天員還需要面對(duì)載人航天任務(wù)負(fù)荷的不規(guī)律性[3]。在高任務(wù)負(fù)荷階段,航天員們需要同時(shí)處理多個(gè)復(fù)雜且困難的任務(wù)[9]。如果有個(gè)別航天員不能適應(yīng)突如其來(lái)的高強(qiáng)度且混亂的工作,將會(huì)極大降低團(tuán)隊(duì)協(xié)作效率。然而,在低任務(wù)負(fù)荷階段,航天員團(tuán)隊(duì)又要克服工作和生活上的單調(diào)與無(wú)聊[3],導(dǎo)致航天員的積極情感和凝聚力逐步下降[18]。
此外,載人航天任務(wù)是典型的多團(tuán)隊(duì)協(xié)作任務(wù)場(chǎng)景[2]。除了航天員團(tuán)隊(duì)外,地面團(tuán)隊(duì)也需要處理大量的指揮、支持與保障任務(wù),不同的團(tuán)隊(duì)都有自身擅長(zhǎng)的專業(yè)領(lǐng)域。在執(zhí)行任務(wù)時(shí),他們需要在不同任務(wù)和角色之間不斷轉(zhuǎn)換[20],甚至?xí)瑫r(shí)隸屬于不同的任務(wù)團(tuán)隊(duì),這可能會(huì)導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)成員出現(xiàn)注意力殘留(Attention Residue)。團(tuán)隊(duì)成員往往會(huì)沉浸在前一項(xiàng)任務(wù)所扮演的角色或者不斷回想前一項(xiàng)任務(wù)中遇到的問題,進(jìn)而降低其對(duì)后一項(xiàng)任務(wù)的注意力[21]。注意力殘留會(huì)導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)認(rèn)知過(guò)載,并對(duì)認(rèn)知協(xié)作效率產(chǎn)生負(fù)面影響。
3.2.1 團(tuán)隊(duì)成員配置方面的挑戰(zhàn)
航天員團(tuán)隊(duì)配置是決定任務(wù)成功的關(guān)鍵要素[2],這需要主管部門通過(guò)心理測(cè)評(píng)和模擬任務(wù)訓(xùn)練確定最優(yōu)的團(tuán)隊(duì)配置。在選拔階段,人格和心理特質(zhì)評(píng)估是非常重要的選拔標(biāo)準(zhǔn),但這些評(píng)估側(cè)重于顯性特質(zhì)[4]。根據(jù)特質(zhì)激活理論,個(gè)體通常是顯性特質(zhì)和隱性特質(zhì)的組合體,隱性特質(zhì)只有在特定的匹配情境中才會(huì)被激活[4]。在載人航天任務(wù)中,個(gè)體面臨的任務(wù)情境與日常的訓(xùn)練場(chǎng)景存在差異,可能會(huì)導(dǎo)致沉睡在航天員體內(nèi)的隱性特質(zhì)被喚醒,并產(chǎn)生與之匹配的特質(zhì)表達(dá)行為[4]。這些隱性特質(zhì)很難在地面模擬環(huán)境中被發(fā)現(xiàn),進(jìn)而給航天員團(tuán)隊(duì)的合理配置帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。
由于載人航天任務(wù)的復(fù)雜性,航天員團(tuán)隊(duì)通常由不同專業(yè)職能的航天員構(gòu)成。然而,多樣化的團(tuán)隊(duì)配置也會(huì)給團(tuán)隊(duì)協(xié)作帶來(lái)挑戰(zhàn)。航天員們可能會(huì)依據(jù)人口統(tǒng)計(jì)特征和心理特質(zhì)形成組內(nèi)同質(zhì)、組間異質(zhì)的派系和子群體[8],影響整體協(xié)作。比如,Gushin 等[22]研究發(fā)現(xiàn),文化和語(yǔ)言差異阻礙了俄羅斯航天員和其他國(guó)際成員的有效融合。他們都將自己所在子群體成員視為圈內(nèi)人,而將另外一方視為圈外人,這導(dǎo)致他們?cè)趫?zhí)行任務(wù)的過(guò)程中相互疏遠(yuǎn)。同樣,派系爭(zhēng)斗和沖突現(xiàn)象在生物圈2 號(hào)實(shí)驗(yàn)中也得到了驗(yàn)證[23]。
3.2.2 團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)配置方面的挑戰(zhàn)
在載人航天任務(wù)中,航天員團(tuán)隊(duì)會(huì)受到航天器指令長(zhǎng)和地面指揮團(tuán)隊(duì)的共同領(lǐng)導(dǎo)[8]。在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中,地面指揮團(tuán)隊(duì)可能會(huì)下達(dá)與航天員團(tuán)隊(duì)目標(biāo)不一致的指令。此時(shí),航天器指令長(zhǎng)需要在不同目標(biāo)之間做出權(quán)衡,并與地面指揮團(tuán)隊(duì)保持充分溝通。如果指令長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)力不足,將會(huì)導(dǎo)致航天員團(tuán)隊(duì)協(xié)作水平下降[8]。由于載人航天任務(wù)在不同周期、不同階段和不同屬性下表現(xiàn)出不同的領(lǐng)導(dǎo)力需求,因此,指令長(zhǎng)需要表現(xiàn)出權(quán)變的領(lǐng)導(dǎo)風(fēng)格以適應(yīng)不同任務(wù)情境需要[8]。然而,根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)特質(zhì)理論,指令長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)風(fēng)格具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的特點(diǎn),這給動(dòng)態(tài)適應(yīng)多種任務(wù)情境的指令長(zhǎng)選拔和航天員團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)配置帶來(lái)了挑戰(zhàn)[4]。
3.2.3 多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)方面的挑戰(zhàn)
載人航天任務(wù)涉及了航天員團(tuán)隊(duì)、地面指揮團(tuán)隊(duì)、支持和保障團(tuán)隊(duì)等多個(gè)子團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作[2]。多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)整體目標(biāo)與子團(tuán)隊(duì)目標(biāo)可能會(huì)存在不兼容的情況,不同子團(tuán)隊(duì)對(duì)任務(wù)和環(huán)境的理解也可能存在偏差,導(dǎo)致在協(xié)作過(guò)程中無(wú)法跨越資源的邊界,這些邊界線將會(huì)導(dǎo)致子團(tuán)隊(duì)協(xié)作意愿下降。此外,知識(shí)共享困難是多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)協(xié)作亟待解決的難題。航天員團(tuán)隊(duì)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)很難清晰地傳達(dá)給地面指揮團(tuán)隊(duì),且地面指揮與支持團(tuán)隊(duì)間的知識(shí)共享也存在一些壁壘[10]。載人航天任務(wù)中地面團(tuán)隊(duì)成員可能要不斷輪換和重組,這會(huì)影響團(tuán)隊(duì)成員彼此之間的熟悉度。當(dāng)面臨不熟悉的團(tuán)隊(duì)成員時(shí),他們可能會(huì)不愿意分享獨(dú)有的經(jīng)驗(yàn),并給出有針對(duì)性的建議[19],這會(huì)進(jìn)一步降低團(tuán)隊(duì)成員的認(rèn)知協(xié)作效率。
3.3.1 航天器輔助團(tuán)隊(duì)決策方面的挑戰(zhàn)
在空間站等近地載人航天任務(wù)中,航天員團(tuán)隊(duì)幾乎可以得到地面團(tuán)隊(duì)的實(shí)時(shí)決策支持。然而,受通信延遲的影響,深空載人航天任務(wù)的決策問題將面臨諸多不確定性。一旦航天員團(tuán)隊(duì)遇到突發(fā)緊急狀況,航天員團(tuán)隊(duì)渴望得到地面團(tuán)隊(duì)的實(shí)時(shí)反饋,但受制于通信延遲以及地面團(tuán)隊(duì)處理復(fù)雜問題所消耗的時(shí)間,航天員團(tuán)隊(duì)往往無(wú)法獲得及時(shí)反饋。這會(huì)加速航天員團(tuán)隊(duì)消極情感的積累,甚至降低對(duì)地面團(tuán)隊(duì)的信任[9]。此時(shí),航天員團(tuán)隊(duì)需要更大的決策自主權(quán),并且需要航天器提供實(shí)時(shí)的智能決策支持和人機(jī)協(xié)作,形成人機(jī)團(tuán)隊(duì),以應(yīng)對(duì)突發(fā)任務(wù)和緊急事件[10]。這對(duì)載人航天任務(wù)中的人機(jī)交互智能決策技術(shù)提出了更高的要求。
3.3.2 航天員團(tuán)隊(duì)協(xié)作過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的挑戰(zhàn)
對(duì)于傳統(tǒng)任務(wù)團(tuán)隊(duì),管理者往往通過(guò)調(diào)查的方式來(lái)評(píng)估團(tuán)隊(duì)協(xié)作過(guò)程,這種監(jiān)測(cè)需要中斷正在進(jìn)行的工作。然而,航天員在執(zhí)行載人航天任務(wù)時(shí),通常不允許發(fā)生中斷[2]。因此,地面指揮團(tuán)隊(duì)需要通過(guò)可穿戴傳感器以及音頻、視頻和文字記錄來(lái)分析航天員團(tuán)隊(duì)的協(xié)作過(guò)程[5],這將給航天員團(tuán)隊(duì)交互過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)帶來(lái)多方面的挑戰(zhàn):①數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性方面的挑戰(zhàn),即如何在動(dòng)態(tài)交互模式下使用傳感器精準(zhǔn)記錄航天員的生理、心理和交互數(shù)據(jù)[24];②數(shù)據(jù)傳輸方面的挑戰(zhàn),即如何確保關(guān)鍵的監(jiān)測(cè)視頻和音頻能夠及時(shí)傳達(dá)給地面指揮團(tuán)隊(duì)[14];③數(shù)據(jù)處理和算法方面的挑戰(zhàn),即使用何種算法能夠準(zhǔn)確且自動(dòng)識(shí)別航天員團(tuán)隊(duì)的異常交互過(guò)程,并及時(shí)給出反饋和建議[5]。
在應(yīng)對(duì)環(huán)境威脅方面,研究人員發(fā)現(xiàn)健康干預(yù)、體育鍛煉、膳食搭配以及空間布局在改善航天員生理壓力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作水平方面有積極作用。
4.1.1 健康干預(yù)策略
為了克服太空惡劣環(huán)境對(duì)航天員身心健康和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的負(fù)面影響,NASA 會(huì)在任務(wù)前為航天員接種左斯塔巴斯(Zostavax)疫苗,并準(zhǔn)備伐昔洛韋(Valacyclovir)等抗病毒藥物,以預(yù)防水痘-帶狀皰疹病毒[13]。太空養(yǎng)心丸在中國(guó)航天員心血管保護(hù)方面發(fā)揮了重要作用[25]。考慮到航天器上沒有專業(yè)的醫(yī)務(wù)人員,除了必要的醫(yī)療培訓(xùn),地面指揮中心也需要依靠遠(yuǎn)程醫(yī)療來(lái)解決航天員的健康問題[15]。比如,中國(guó)首個(gè)跨團(tuán)隊(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診系統(tǒng)在神舟十一號(hào)任務(wù)中得到成功應(yīng)用[26]。
4.1.2 體育鍛煉策略
航天員定期進(jìn)行力量和有氧訓(xùn)練等體育鍛煉是非常有必要的。適度的體育鍛煉有助于提升航天員的免疫力,改善航天員的睡眠質(zhì)量,減輕長(zhǎng)期微重力環(huán)境對(duì)航天員肌肉力量和心肺健康的沖擊,并有助于航天員團(tuán)隊(duì)保持積極的情感狀態(tài)[9,13]。此外,運(yùn)動(dòng)能夠增加腦神經(jīng)遞質(zhì),減少認(rèn)知衰退,增強(qiáng)大腦健康和認(rèn)知功能[9]。然而,目前促進(jìn)航天員團(tuán)隊(duì)身心健康的運(yùn)動(dòng)量、強(qiáng)度和方式的有效組合尚不清楚,并且運(yùn)動(dòng)效果還可能會(huì)存在個(gè)體差異[11],這也有待未來(lái)研究做進(jìn)一步探索。
4.1.3 膳食搭配策略
從膳食搭配方面來(lái)看,提供豐富的飲食可以保證航天員們的身心健康和營(yíng)養(yǎng)均衡,能夠在一定程度上緩解航天員團(tuán)隊(duì)的情感障礙。國(guó)際空間站的航天員普遍認(rèn)為食物是鼓舞士氣和提升凝聚力的重要因素之一[11]。目前研究人員已通過(guò)BIOS-3、生物圈2 號(hào)、月宮365 等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目探索了人造生態(tài)系統(tǒng)的可能性,從而實(shí)現(xiàn)氧氣、水、動(dòng)植物和微生物的循環(huán)再生。這意味著未來(lái)載人航天任務(wù)中,除了攜帶的食物外,航天員們還將獲得豐富的新鮮蔬菜和肉類食品,不僅能夠改善航天員的飲食結(jié)構(gòu),也有助于提升他們的免疫力和心情愉悅度[13]。
4.1.4 空間布局策略
從空間布局來(lái)看,航天器應(yīng)當(dāng)劃分明確的共享區(qū)域和私人區(qū)域,既需要通過(guò)共享區(qū)域增進(jìn)航天員彼此之間的交流和娛樂,減少環(huán)境不利因素對(duì)航天員的負(fù)面影響,提升團(tuán)隊(duì)整體凝聚力,也需要通過(guò)私人區(qū)域保護(hù)每位航天員的隱私[3,11]。例如,中國(guó)空間站為女性航天員設(shè)計(jì)了專屬私人空間,并設(shè)置了獨(dú)立的男女休息區(qū)。除了性別方面的考慮,獨(dú)立的睡眠區(qū)還可以減少不同航天員睡眠生物鐘的不一致而產(chǎn)生的相互干擾[11]。研究表明,良好的睡眠和規(guī)律的作息時(shí)間是緩解壓力、提升航天員團(tuán)隊(duì)凝聚力的重要一環(huán)[11]。
4.1.5 通信延遲應(yīng)對(duì)策略
為了應(yīng)對(duì)距離和通信延遲帶來(lái)的團(tuán)隊(duì)間協(xié)作挑戰(zhàn),地面指揮團(tuán)隊(duì)需要根據(jù)態(tài)勢(shì)的發(fā)展選擇不同的溝通方式。由于人們對(duì)文本消息的即時(shí)響應(yīng)預(yù)期要弱于語(yǔ)音,因此航天員和地面團(tuán)隊(duì)可以采取文本溝通形式來(lái)傳遞常規(guī)的、時(shí)效性不強(qiáng)的信息;而在傳遞關(guān)鍵信息、發(fā)出重要提醒時(shí),語(yǔ)音溝通形式則顯得尤為重要[27]。此外,對(duì)航天員團(tuán)隊(duì)進(jìn)行事先的培訓(xùn)也是非常必要的,如果航天員接受過(guò)未來(lái)可能發(fā)生的緊急狀況的培訓(xùn),他們?cè)谕ㄐ叛舆t的情形下可以具有更好地應(yīng)對(duì)能力[14]。
4.2.1 航天員團(tuán)隊(duì)成員配置策略
為了應(yīng)對(duì)航天環(huán)境的挑戰(zhàn),選拔能夠適應(yīng)極端環(huán)境且具有低神經(jīng)質(zhì)、高宜人性、責(zé)任心[15]和團(tuán)隊(duì)取向的航天員非常關(guān)鍵[2]。這些特質(zhì)將有助于提升團(tuán)隊(duì)認(rèn)知協(xié)作水平,改善團(tuán)隊(duì)整體的共享心智模式和信息交換質(zhì)量[20]。此外,在構(gòu)建航天員團(tuán)隊(duì)時(shí),需要盡量減少團(tuán)隊(duì)成員心理特征和偏好的差異,減少他們隨后形成子群體的可能性,維持整個(gè)團(tuán)隊(duì)的凝聚力[8]。當(dāng)航天員團(tuán)隊(duì)涉及多國(guó)人員時(shí),航天員們需要學(xué)習(xí)彼此的文化特性和語(yǔ)言,特別是日常生活中常用的單詞和術(shù)語(yǔ),從而盡可能地減少文化和語(yǔ)言差異帶來(lái)的隔閡[15]。
從勝任力特征來(lái)看,航天訓(xùn)練機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)開發(fā)模擬環(huán)境下的多元化訓(xùn)練任務(wù),提升航天員團(tuán)隊(duì)的適應(yīng)性(Adaptability)、韌性(Resilience)和靈活性(Flexibility)[3,5],并降低潛在的消極行為協(xié)作過(guò)程[3]。團(tuán)隊(duì)適應(yīng)性是指團(tuán)隊(duì)成員能夠根據(jù)不斷變化的條件調(diào)整應(yīng)對(duì)策略和行動(dòng)的能力。團(tuán)隊(duì)韌性通常是指團(tuán)隊(duì)面對(duì)挑戰(zhàn)時(shí),不僅能夠保持其應(yīng)有的職能狀態(tài),還能夠在中斷后有效恢復(fù)的能力[5]。團(tuán)隊(duì)行為靈活性通常是指以顯著不同的應(yīng)對(duì)方式對(duì)不同任務(wù)情境做出反應(yīng)的能力和意愿,從而確保航天員團(tuán)隊(duì)能夠有效執(zhí)行航天任務(wù)。
4.2.2 航天員團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)策略
航天員團(tuán)隊(duì)的指令長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)具備權(quán)變領(lǐng)導(dǎo)和開展意義建構(gòu)的能力[28]。
首先,指令長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)航天任務(wù)的特點(diǎn),靈活選擇不同的領(lǐng)導(dǎo)策略,即表現(xiàn)出權(quán)變風(fēng)格[8]。①?gòu)娜蝿?wù)持續(xù)時(shí)間來(lái)看,任務(wù)型指令長(zhǎng)在短期任務(wù)中表現(xiàn)更好,而對(duì)于長(zhǎng)期載人航天任務(wù)而言,指令長(zhǎng)應(yīng)兼具任務(wù)和支持導(dǎo)向的領(lǐng)導(dǎo)特質(zhì);②從任務(wù)階段來(lái)看,任務(wù)型指令長(zhǎng)在任務(wù)初期扮演更為重要的角色,而支持型指令長(zhǎng)在任務(wù)中后期扮演更為重要的角色;③從任務(wù)緊迫性來(lái)看,指令型領(lǐng)導(dǎo)在緊急情況下的表現(xiàn)更佳,而支持型指令長(zhǎng)則在常規(guī)任務(wù)階段表現(xiàn)更佳。
其次,意義建構(gòu)是指令長(zhǎng)的重要職能之一[28],其目的是讓處于消極情感狀態(tài)的航天員認(rèn)識(shí)到所從事工作的偉大意義[23]。這些意義建構(gòu)活動(dòng)包括增加航天員工作安排的自主權(quán)、增加團(tuán)隊(duì)成員之間的工作分享、增加公開演講以及與外界的溝通等。研究表明,當(dāng)航天員意識(shí)到所從事工作的偉大意義后,可能會(huì)降低任務(wù)中的單調(diào)和焦慮等消極情感,并減少其他壓力源帶來(lái)的負(fù)面后果[3]。
4.2.3 航天員團(tuán)隊(duì)的培訓(xùn)策略
載人航天任務(wù)前的培訓(xùn)是提升航天員團(tuán)隊(duì)協(xié)作水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[14]。航天員團(tuán)隊(duì)可以從日常訓(xùn)練中不斷積累經(jīng)驗(yàn),通過(guò)航天員團(tuán)隊(duì)的協(xié)作訓(xùn)練增進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作技能,從而有助于未來(lái)在真實(shí)環(huán)境中更好地完成任務(wù)。此外,航天員團(tuán)隊(duì)還可以通過(guò)即時(shí)培訓(xùn)工具或便攜式智能輔導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)[29]。在常規(guī)階段,航天員團(tuán)隊(duì)可以通過(guò)這些人機(jī)交互工具提升航天員在執(zhí)行載人航天任務(wù)中的認(rèn)知能力;在緊急突發(fā)狀況中,該工具能夠幫助團(tuán)隊(duì)評(píng)估可能的情況,并提供可行的解決方案,以應(yīng)對(duì)深空任務(wù)通信延遲的挑戰(zhàn)[29]。
在對(duì)航天員團(tuán)隊(duì)進(jìn)行培訓(xùn)的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)沉浸式模擬的應(yīng)用。沉浸式模擬旨在通過(guò)創(chuàng)建與實(shí)際任務(wù)情境非常接近的測(cè)試環(huán)境來(lái)提升任務(wù)的保真度(Fidelity)和參與者的沉浸感(Immersion)[24],并促使團(tuán)隊(duì)適應(yīng)未來(lái)任務(wù)的協(xié)作要求。比如,航天員團(tuán)隊(duì)需要在水下環(huán)境身著航天服,開展模擬太空微重力環(huán)境下的出艙訓(xùn)練。為了提升任務(wù)保真度和參與者的沉浸感,已有研究人員使用類似于航天環(huán)境的封閉洞穴開展訓(xùn)練,也有研究人員通過(guò)洞穴自動(dòng)虛擬環(huán)境(CAVE)來(lái)實(shí)現(xiàn)航天器艙內(nèi)裝配任務(wù)、艙外作業(yè)等團(tuán)隊(duì)協(xié)作方面的訓(xùn)練[9]。
4.2.4 多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)協(xié)作策略
為了提升航天員團(tuán)隊(duì)與地面指揮和支持團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作水平,任務(wù)前的培訓(xùn)應(yīng)當(dāng)讓地面控制人員共同參與[15]。共同參與培訓(xùn)除了能夠提升各個(gè)任務(wù)團(tuán)隊(duì)的熟悉度,打破多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)的邊界,還有助于各個(gè)任務(wù)團(tuán)隊(duì)形成共享心智模式和交互記憶系統(tǒng)[14,19,30]。在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中,為了減少航天員對(duì)地面團(tuán)隊(duì)的心理關(guān)閉程度,地面指揮團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)扮演好支持角色,而非單純地傳達(dá)指令角色[8],并與航天員團(tuán)隊(duì)協(xié)商何種任務(wù)情形中航天員們擁有自主權(quán)力[28]。如果航天員與地面團(tuán)隊(duì)之間存在信任危機(jī)時(shí),將航天員的家庭和朋友視為多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)的一部分是非常有效的方式[31]。家庭成員和親密朋友的參與將有助于降低航天員團(tuán)隊(duì)的不信任感和不安全感,有助于提升航天員團(tuán)隊(duì)與地面團(tuán)隊(duì)的情感協(xié)作水平。
為了減少載人航天任務(wù)中的注意力殘留問題,地面指揮團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)做好各子團(tuán)隊(duì)的分工,迅速將復(fù)雜任務(wù)問題分解,找出每一個(gè)任務(wù)需要的特殊專業(yè)知識(shí),并由那些精通不同專業(yè)知識(shí)的支持團(tuán)隊(duì)來(lái)逐個(gè)解決[17]。在解決這些復(fù)雜問題時(shí),高效分析飛船和航天員團(tuán)隊(duì)提供的各種數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的,這就需要指揮團(tuán)隊(duì)將支持團(tuán)隊(duì)分解為監(jiān)控不同信息和數(shù)據(jù)模塊的子團(tuán)隊(duì),從中區(qū)分出哪些是解決問題的關(guān)鍵信息,并將其傳遞給地面專家來(lái)解決或者與航天員團(tuán)隊(duì)溝通解決,從而減少各個(gè)團(tuán)隊(duì)的信息過(guò)載程度。
4.3.1 航天器輔助團(tuán)隊(duì)決策方面的應(yīng)對(duì)策略
從決策支持技術(shù)來(lái)看,人工智能輔助決策將能夠降低載人航天任務(wù)的維護(hù)和運(yùn)作成本。在深空任務(wù)通信延遲的情形下,人工智能可為航天員團(tuán)隊(duì)提供即時(shí)的人機(jī)交互,通過(guò)智能工具對(duì)航天員提供實(shí)時(shí)培訓(xùn)和航天器故障排除決策支持[10]。此外,作為人工智能的重要應(yīng)用之一,多智能體仿真(Multi-agent Simulation)也是提升載人航天任務(wù)智能決策有效性的重要技術(shù)工具[32]。地面指揮中心或航天員團(tuán)隊(duì)可以在仿真軟件中設(shè)定不同的環(huán)境和智能體參數(shù)(如航天員特質(zhì)),并觀察潛在的涌現(xiàn)結(jié)果,從而為載人航天任務(wù)提供及時(shí)的決策支持[33]。與傳統(tǒng)模擬任務(wù)相比,多智能體仿真可以通過(guò)計(jì)算建模來(lái)設(shè)置更加靈活的任務(wù)環(huán)境,有助于更好地應(yīng)對(duì)載人航天任務(wù)中出現(xiàn)的問題。
4.3.2 團(tuán)隊(duì)協(xié)作過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)對(duì)策略
研究人員還可以通過(guò)可穿戴傳感器技術(shù)來(lái)跟蹤每位航天員的生理數(shù)據(jù)和交互數(shù)據(jù),進(jìn)而動(dòng)態(tài)追蹤和識(shí)別航天員的情感狀態(tài),并進(jìn)行及時(shí)的預(yù)警與干預(yù)[5,24,33]。可穿戴設(shè)備通常集成了高精度的可穿戴傳感器陣列,這些傳感器陣列可以在不中斷任務(wù)的前提下連續(xù)收集佩戴者的各類心理、生理以及行為交互數(shù)據(jù)[5]。地面指揮團(tuán)隊(duì)可將航天員或者受訓(xùn)者在平時(shí)培訓(xùn)和模擬任務(wù)中的生理和心理數(shù)據(jù)作為常模,并將傳感器陣列傳回的數(shù)據(jù)與常模進(jìn)行持續(xù)比對(duì),一旦發(fā)現(xiàn)異常波動(dòng)數(shù)據(jù),將會(huì)做出自動(dòng)預(yù)警,并告知地面指揮團(tuán)隊(duì),以便在具有通信延遲的載人航天任務(wù)中,及時(shí)對(duì)團(tuán)隊(duì)的不良過(guò)程進(jìn)行干預(yù)和管理[2]。
表1 展示了載人航天團(tuán)隊(duì)協(xié)作的挑戰(zhàn)及對(duì)策。
表1 載人航天任務(wù)中團(tuán)隊(duì)協(xié)作的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)策略Table 1 Challenges and countermeasures of team collaboration in manned space missions
短期載人航天任務(wù)與長(zhǎng)期任務(wù)的團(tuán)隊(duì)交互模式存在顯著的差異[11]。隨著探月計(jì)劃和火星登陸計(jì)劃的推進(jìn),團(tuán)隊(duì)研究人員需要關(guān)注長(zhǎng)期和深空航天任務(wù)環(huán)境下團(tuán)隊(duì)協(xié)作的關(guān)鍵影響因素,這對(duì)現(xiàn)實(shí)模擬環(huán)境提出更高的要求。毫無(wú)疑問,空間站是未來(lái)長(zhǎng)期載人航天任務(wù)的最佳模擬場(chǎng)所,但由于空間站上每天為數(shù)據(jù)收集預(yù)留的時(shí)間非常有限,這限制了團(tuán)隊(duì)研究數(shù)據(jù)的收集[2]。因此,研究人員需要結(jié)合人因與工效學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備開發(fā)適合開展長(zhǎng)期和深空載人航天任務(wù)的團(tuán)隊(duì)模擬情境。比如,可以在地面長(zhǎng)期模擬任務(wù)中借助虛擬現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展團(tuán)隊(duì)協(xié)作過(guò)程的研究[9],提升航天員在模擬任務(wù)中的沉浸感,這也是未來(lái)載人航天團(tuán)隊(duì)研究的重要發(fā)展方向之一。
載人航天任務(wù)通常需要多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)各種未知情形[2]。這不僅涉及到多個(gè)職能團(tuán)隊(duì),可能還涉及到多個(gè)國(guó)家的航天主管部門。不同主管部門及其所管轄的職能團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)、優(yōu)先事項(xiàng)、文化和處理問題的方式都存在差異[17],他們往往很難跨越團(tuán)隊(duì)的邊界并做到高效協(xié)作。比如,當(dāng)航天員出現(xiàn)健康問題時(shí),需要航天員團(tuán)隊(duì)、地面指揮團(tuán)隊(duì)、醫(yī)療團(tuán)隊(duì)、通信團(tuán)隊(duì)組成遠(yuǎn)程醫(yī)療多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)。在開展遠(yuǎn)程醫(yī)療的過(guò)程中,通常需要航天員團(tuán)隊(duì)向地面實(shí)時(shí)傳輸高清醫(yī)療影像,但由于通信延遲和技術(shù)限制,地面醫(yī)療團(tuán)隊(duì)可能無(wú)法及時(shí)接收到航天員的影像,這將會(huì)耽誤遠(yuǎn)程醫(yī)療的進(jìn)程。此外,來(lái)自不同專科醫(yī)院的專家也可能會(huì)產(chǎn)生意見分歧,導(dǎo)致治療方案的延誤。因此,如何借助人機(jī)協(xié)作和智能決策技術(shù)將任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行分解,由更為獨(dú)立但擁有專業(yè)能力的多個(gè)子團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作完成,將是未來(lái)載人航天任務(wù)中的一個(gè)重要研究議題。
受制于環(huán)境極端、資源受限和通信延遲等方面的制約,未來(lái)的載人航天任務(wù)將會(huì)越來(lái)越重視人工智能和人機(jī)協(xié)作的應(yīng)用[10]。人工智能設(shè)備和機(jī)器人可以通過(guò)各種傳感器來(lái)識(shí)別航天員的需求和行為、監(jiān)督航天器設(shè)備的運(yùn)行、評(píng)估和識(shí)別航天器之外的環(huán)境和威脅,并為航天員團(tuán)隊(duì)提供決策支持和安全保障。在執(zhí)行危險(xiǎn)載人航天任務(wù)時(shí),遠(yuǎn)程智能機(jī)器人可以代替航天員團(tuán)隊(duì)執(zhí)行危險(xiǎn)任務(wù),降低航天員團(tuán)隊(duì)所面臨的人身風(fēng)險(xiǎn)。目前人工智能領(lǐng)域的研究多停留在算法開發(fā)層面,較少關(guān)注如何在沒有地面監(jiān)督的情況下開展有效的人際協(xié)同和人機(jī)協(xié)作,如何提升“理性”人工智能與“感性”航天員之間的有效融合。這些議題都將成為未來(lái)載人航天任務(wù)場(chǎng)景中團(tuán)隊(duì)協(xié)作研究的重要方向。
本文基于人-環(huán)境-技術(shù)框架對(duì)載人航天任務(wù)中團(tuán)隊(duì)協(xié)作的挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)策略進(jìn)行了系統(tǒng)梳理,得出如下結(jié)論:
1)從環(huán)境因素來(lái)看,航天員團(tuán)隊(duì)面臨著微重力、輻射、空間受限、距離和通信延遲、多任務(wù)環(huán)境等方面的挑戰(zhàn),需要從健康干預(yù)、體育鍛煉、膳食搭配、空間布局和溝通媒介選取等方面制定合理的環(huán)境應(yīng)對(duì)方案。
2)從人的因素來(lái)看,載人航天任務(wù)中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作面臨著成員配置、領(lǐng)導(dǎo)選拔、多團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)協(xié)作等方面的挑戰(zhàn),需要致力于提升團(tuán)隊(duì)適應(yīng)性、韌性和靈活性的招募和培訓(xùn)策略來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。
3)從技術(shù)層面來(lái)看,載人航天任務(wù)中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作也面臨著決策支持和交互過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面的問題和挑戰(zhàn),需要利用人工智能、多智能體仿真以及可穿戴傳感技術(shù)進(jìn)行針對(duì)性的解決。