İnsan Faktörleri Araç Kutusunun Genişletilmesi: Mürettebat ve Görev Tasarımı Parametrelerini Dengelemeye Yönelik Bir Yaklaşım

Bu makale 2025 Teknik Güncellemesinden alınmıştır.

İnsan faktörleri TDT, insanın güçlü yanlarını güçlendirmek ve insanları ve görevleri korumak amacıyla tasarımı etkilemek için fırsatlar arar ve yaratır. İnsan faktörleri ekibinde, NASA görevlerinin her alanında ve güvenliğin kritik olduğu diğer sektörlerde insan performansı hakkında bilgi sahibi uzmanlar bulunmaktadır. Amaç, bilime dayalı insan faktörleri bilgisinin ve öğrenilen derslerin görev yaşam döngüsü boyunca uygulanmasını sağlamaktır. Strateji, 1) mevcut olanı değiştirmek ve NASA'nın ihtiyaçlarını ve kısıtlamalarını karşılayan yeni disiplin araçları oluşturmak, 2) disiplinlerin başarı şansını artıracak stratejiler oluşturmak, 3) doğrulama ve onaylama fırsatları sınırlı olduğunda bile maksimum bilgi elde etmek için simülasyon tekniklerini geliştirmek, 4) NASA misyonu bağlamlarında insan performansı için yeni analiz yöntemleri geliştirmek ve 5) görev başarısında insan dayanıklılığının anahtar rolünü vurgulamak için insan performansı anlayışını yeniden çerçevelemektir.

Bu makale, mürettebat güvenliği ve görev başarısı için yeterli bir Mars mürettebatının boyutunu belirlemede karar vericilere yardımcı olmak için kullanılabilecek bir dizi analitik mürettebat iş yükü, eğitim ve uzmanlık modelini vurgulamaktadır. Bu araçlar, belirli tasarımların başarısını değerlendirmek için yaygın olarak kullanılan Savunma Bakanlığı'nın (DoD) yeteneği üzerine kurulmuştur. Alçak Dünya yörüngesindeki ve hatta Ay'a yapılan misyonların aksine, mürettebatlı bir Mars misyonu, başta Dünya ile önemli bir iletişim gecikmesi ve uzun süreli iletişim kesintisi dönemleri olmak üzere olağanüstü kısıtlamalar altında çalışacaktır. Bu, mürettebat büyüklüğü, iş yükü, uzmanlık ve dirençli performans gibi insan unsurlarını da içeren görev tasarımının radikal bir şekilde yeniden düşünülmesini gerektiriyor.

Bu boşluğu gidermek için NESC, insanlı Mars misyonları için mürettebat büyüklüğü kararlarına rehberlik edecek kanıta dayalı bir ticaret alanının geliştirilmesini sağlamak amacıyla ilgili bir modelleme araçları paketinin yanı sıra sistematik ve niceliksel bir metodoloji geliştirdi. Bu çalışma, programlara ve projelere geliştirmenin erken aşamalarında eyleme dönüştürülebilir analizler sağlayarak görev mimarisinin, operasyonel kavramların ve görev boyunca insanın oynayacağı rollerin eş zamanlı olarak değerlendirilmesine olanak tanır. Bu analiz, gelecekteki Mars keşiflerinin başarısını ve güvenliğini sağlamak için insanın dirençli performansını koruyan ve mümkün kılan görev tasarımlarının geliştirilmesini desteklemektedir.

Tarihsel olarak, NASA'nın insanlı uzay uçuşu programları, hedefleri yönetmek ve anormalliklere yanıt vermek için genişletilmiş bir ekip gibi hareket eden kolektif bir zekadan oluşan kapsamlı yer kontrolünün gerçek zamanlı desteğine dayanıyordu. Şekil 1'de gösterildiği gibi, ISS yer personelinin hacmi, Dünya'ya yakın görevler için mevcut olan geniş destek yapısını vurgulamaktadır. Ancak Mars için tek yönde 22 dakikaya varan iletişim gecikmeleri ve üstün kavuşumlar sırasında üç haftaya kadar süren kesintiler, bu gerçek zamanlı cankurtaran halatını ortadan kaldıracak. Bu, zaman açısından kritik kararlarla ve öngörülemeyen başarısızlıklarla, yalnızca kendi bilgileri ve yerleşik karar destek sistemleriyle, genellikle önceden var olan prosedürler olmadan karşı karşıya kalacak olan gemideki mürettebatın ihtiyaç duyduğu yeteneklere yeni bir odaklanmayı gerektirir.

NESC'nin metodolojisi uzun süredir devam eden bir boşluğu dolduruyor, çünkü geçmişteki Mars mürettebat büyüklüğü belirlemeleri genellikle mürettebat görevleri, iş yükü ve uzmanlığa ilişkin ayrıntılı niceliksel analizlerden yoksundu. İnsan gücü belirleme için Savunma Bakanlığı metodolojilerini genişleten NESC insan faktörleri ticaret alanı metodolojisi, belirli bir mürettebat tamamlayıcısının görev hedeflerini gerçekleştirme ve potansiyel mürettebat kaybı veya görev kaybı (LOC/LOM) sonuçları doğuran öngörülemeyen arızalara başarılı bir şekilde yanıt verme kapasitesine sahip olup olmadığını değerlendirmek için tekrarlanabilir ve veriye dayalı bir araç sunar. Temel süreç, Mars misyonu kavramlarının ve bilgilerinin toplanmasını, modellenecek kullanım durumlarının belirlenmesini, bir ticaret alanı değerlendirme çerçevesi oluşturulmasını, insan performansı modellemesinin yapılmasını ve ticaret alanı analizlerinin gerçekleştirilmesini içerir. Kavramsal olarak Mars Mürettebat Boyutu Karar Süreci (bkz. Şekil 2) tarafından temsil edilen bu yinelemeli yaklaşım, teknolojiler ve görev varsayımları geliştikçe adaptasyona olanak tanır.

Bu metodolojinin merkezinde, her biri Mars misyonu tasarımının insan faktörlerine ilişkin kritik içgörüleri ortaya koyan dört insan performans modeli bulunmaktadır.

1. IV Gezegensel Yüzey EVA Modeli İçin İşlemler: Bu model, halihazırda Görev Kontrol Merkezi personeli tarafından ISS EVA'lar için gerçekleştirilen aktiviteleri simüle ederek, gezegensel yüzey araç dışı aktiviteyi (EVA) destekleyen araç içi (IV) Mars mürettebat üyelerinin zihinsel iş yükünü inceledi. ISS EVA hızında gerçekleştirilen bir Mars yüzeyi teknik EVA sırasında, birleşik temel uçuş kontrolörü görevlerini yerine getiren bir IV mürettebat üyesinin iş yükünün kabul edilemeyecek kadar yüksek olacağını ve bunun da görev performansı üzerinde ciddi bir olumsuz etkiye işaret edeceğini öngördü. Bu bulgu, görev açısından kritik EVA'ların Dünya merkezli destekten bağımsız olarak güvenli bir şekilde yürütülmesini sağlamak için EVA hızının, görev otomasyonunun veya IV destek ekibi sayısının arttırılmasının yeniden değerlendirilmesi gerekliliğinin altını çiziyor.

2. Robotik Kol Destekli EVA Operatör Modeli: Bu model, bir Mars transit aracında hem manuel hem de otomatik kontrol modlarında robotik bir kolu (bkz. Şekil 3) çalıştıran bir mürettebat üyesinin zihinsel iş yükünü değerlendirdi. Model sonuçları, manuel robotik kol operasyonları sırasında kabul edilemeyecek kadar yüksek iş yükünü azaltmak için iki mürettebatın gerekli olabileceğini göstermektedir. Ayrıca, bilimsel literatürle tutarlı olarak model, uyku borcu gibi stres faktörlerinin zihinsel iş yükünü artırdığını ve performansı düşürerek görev tamamlama sürelerini uzattığını öngördü. Bu, mürettebat büyüklüğünün belirlenmesinde mürettebatın refahının dikkate alınmasının önemini vurgulamaktadır.

3. Mars Transit Mürettebat Modeli: Bu analiz, 9 aylık bir Mars geçiş görevi sırasında mürettebat kullanımı ve personel gereksinimlerine odaklanarak planlı ve plansız görevleri yer kontrolünden mürettebata yeniden tahsis etti. ISS eşdeğeri görev varsayımlarını kullanan modelleme, dört kişilik bir ISS misyonuyla aynı sayıda çalışma saatine ulaşmak için altıdan fazla mürettebat üyesine (planlanmamış olaylar için ortalama oranlar verildiğinde) ihtiyaç duyulacağını öngördü. Bu önemli artış, Dünya'dan bağımsızlığın günlük mürettebat iş yükü üzerindeki kritik etkisini ve devam eden sorumlulukları yönetmek için yeterli mürettebat tamamlayıcısı zorunluluğunu vurguluyor.

4. Personel, Uzmanlık ve Eğitim Modeli: Mars ile iletişim gecikmesi/kesintisi ve Dünya'ya hızlı dönüş seçeneğinin olmaması göz önüne alındığında, NASA'nın öngörülemeyen arızalara müdahale etmek için mürettebatın uzmanlığına güvenmesi gerekecektir. Görev hedeflerini karşılamak ve öngörülemeyen olaylara LOC/LOM potansiyeli ve kısa etki süresi ile yanıt vermek için gereken mürettebat uzmanlığını ölçmek için özel bir model geliştirildi. ISS'nin geçmiş verilerinin analizine dayanarak, Mars geçişi sırasında böyle bir başarısızlığın en az bir kez meydana gelme olasılığı %99'dan fazladır. Başarılı mürettebat yanıtı ile LOC/LOM sonucu arasındaki ilişkinin duyarlılık analizi, mürettebatın %90, %95, %98 ve %99,985 oranında başarılı yanıt verdiği durumlar için gerçekleştirildi. Bu vakaların en ihtiyatlı olanı hariç tümü için LOC/LOM sonucunun tahmini olasılığı %1'den yüksektir ve bu, İnsan Sistemi Risk Kurulu risk matrisine göre "çok yüksek" (kırmızı) aralıkta kabul edilir. %99,985'lik başarılı yanıt oranı için LOC/LOM sonuçlarının olasılığı yalnızca %0,1'in (sarı) altına düşer. Mars'a yapılacak bir görevde öngörülemeyen arızalar meydana geldiğinde, mürettebatın sorunları doğru bir şekilde teşhis etmek ve kritik işlevleri geri yüklemek için gerekli düzeyde uzmanlığa sahip olması kritik önem taşıyacak. Personel, Uzmanlık ve Eğitim modeli, acenteye ticari alanı dikkate alma yeteneği sağlamak üzere tasarlanmıştır.