DTIC ADA523162: Man's Place in Space-Plane Flight Operations: Cockpit, Cargo Bay, or Control Room?

17 Pages·0.18 MB·English

by  Defense Technical Information Center

Man’s Place in Space-Plane
Flight Operations
Cockpit, Cargo Bay, or Control Room?
*
MAJ DAVID M.TOBIN, USAF
The military potential of manned
spacecraft may remain an unre­
solved question for a long time.
—Maxime Faget
T
HESE WORDS, written by one of
the National Aeronautics and Space
Agency’s (NASA) founding fathers
and a driving force behind Amer­
ica’s first manned space program (Project
Mercury),  were  prophetic  considering  the
United States Air Force’s renewed interest
in “space-plane” technology during the last
decade of the twentieth century. Consider,
for example, the Spacecast 2020 study pub­
lished in 1994,1 which envisioned “a squad­
ron of rocket-powered transatmospheric ve­
hicles . . . capable of placing an approximately
5,000-pound payload in any low earth orbit
or delivering a slightly larger payload on a
suborbital  trajectory  to  any  point  in  the
world.”2 This was followed in 1995 by the New
World Vistas study,3 which recommended “es­
tablish[ing] the technical feasibility of an un­
refueled global-range aerospace plane to per-
form  reconnaissance  and  strike  functions
anywhere  on  the  globe.”4 Finally,  in  June
1996 the Air Force 2025 study5 accomplished
by  Air  University  included  a  “single  stage
space plane”6 among the top 10 systems that
would best ensure continued US dominance
of air and space into the next century. Al­
though each of these studies used different
*This article is based on my Air Command and Staff College research paper (AU/ACSC/285/1998-04). I would like to thank the
following individuals for their advice and contributions: Lt Col Mik Beno, Air Command and Staff College; Maj Marty France, Air Force
Space Command; Maj Ken Verderame, Air Force Research Laboratory; and Maj Paul Lockhart, Johnson Space Center.
50
Report Documentation Page Form Approved
OMB No. 0704-0188
Public reporting burden for the collection of information is estimated to average 1 hour per response, including the time for reviewing instructions, searching existing data sources, gathering and
maintaining the data needed, and completing and reviewing the collection of information. Send comments regarding this burden estimate or any other aspect of this collection of information,
including suggestions for reducing this burden, to Washington Headquarters Services, Directorate for Information Operations and Reports, 1215 Jefferson Davis Highway, Suite 1204, Arlington
VA 22202-4302. Respondents should be aware that notwithstanding any other provision of law, no person shall be subject to a penalty for failing to comply with a collection of information if it

does not display a currently valid OMB control number.
1. REPORT DATE 3. DATES COVERED
1999 2. REPORT TYPE 00-00-1999 to 00-00-1999
4. TITLE AND SUBTITLE 5a. CONTRACT NUMBER
Man’s Place in Space-Plane Flight Operations. Cockpit, Cargo Bay, or
5b. GRANT NUMBER
Control Room?
5c. PROGRAM ELEMENT NUMBER
6. AUTHOR(S) 5d. PROJECT NUMBER
5e. TASK NUMBER
5f. WORK UNIT NUMBER
7. PERFORMING ORGANIZATION NAME(S) AND ADDRESS(ES) 8. PERFORMING ORGANIZATION
Air and Space Power Journal,155 N. Twining Street,Maxwell REPORT NUMBER
AFB,AL,36112-6026
9. SPONSORING/MONITORING AGENCY NAME(S) AND ADDRESS(ES) 10. SPONSOR/MONITOR’S ACRONYM(S)
11. SPONSOR/MONITOR’S REPORT
NUMBER(S)
12. DISTRIBUTION/AVAILABILITY STATEMENT
Approved for public release; distribution unlimited
13. SUPPLEMENTARY NOTES
14. ABSTRACT

15. SUBJECT TERMS
16. SECURITY CLASSIFICATION OF: 17. LIMITATION OF 18. NUMBER 19a. NAME OF
ABSTRACT OF PAGES RESPONSIBLE PERSON
a. REPORT b. ABSTRACT c. THIS PAGE Same as 16
unclassified unclassified unclassified Report (SAR)
Standard Form 298 (Rev. 8-98)
Prescribed by ANSI Std Z39-18
MAN’S PLACE IN SPACE-PLANE FLIGHT OPERATIONS 51
terminology––transatmospheric vehicle, aero­ then shifts away from the manned-versus-un­
space plane,  and  multipurpose  transatmo­ manned paradigm towards an entire spec­
spheric vehicle––they all clearly referred to trum of man-machine interface possibilities.
the same basic capability. This article uses the A structured process for selecting an MMI de-
nomenclature military space plane (MSP) for sign is identified, and existing data on the
the reusable, hypersonic, aerospace vehicle performance of humans in space is presented
envisioned by these long-range studies. to provide insight to the results of this process
for an MSP. Finally, key findings and recom­
mendations are summarized to include one
Research Objectives
depiction of how man may ultimately be inte­
grated into an operational MSP system. 
The Air Force has not yet engaged in a
rigorous  discussion  of  whether  an  MSP
should be configured to carry a crew. When Military Space-Plane
broached, the question is usually posed in
Mission Requirements
oversimplified  terms:  “Should  an  MSP  be
manned or unmanned?” The overall goal of
Before assessing the proper place for hu­
this article is to open the discussion of this
mans in an MSP, it is important to understand
complex issue by putting it in a more proper
current USAF space operations doctrine. A
perspective. The three specific objectives are
general understanding of the four mission
to
areas prescribed by this doctrine is necessary
1. Demonstrate the lack of consensus in for  the  mission-to-task  analysis  presented
the manned versus unmanned space- later. A brief sketch of “draft” MSP system re­
plane debate by summarizing the exist­ quirements is also provided. 
ing literature and contrasting the sup-
porting evidence from each viewpoint. Space Operations Doctrine
2. Approach the problem from a different Space  force  operations,  according  to  Air
perspective  by  considering  an  entire Force Doctrine Document (AFDD) 2-2, Space
spectrum  of  man-machine  interface Force Operations, are categorized in four mis­
(MMI) possibilities for MSP operations. sion  areas:  Space  Control,  Application  of
Viewed in this context, the presence or Force, Enhancing Operations, and Support­
absence of a man on board is the output ing Space Forces.7 Space Control, achieved
of a structured design analysis and not via counterspace missions, is the means by
an a priori design requirement.  which use of the space environment is as­
sured to friendly forces and denied to enemy
3. Use this new approach to conduct a
forces. Offensive counterspace missions de­
preliminary MMI analysis to answer the
ceive,  disrupt,  deny,  degrade,  or  destroy
question  posed  by  this  article’s  title:
enemy space forces by targeting the enemy’s
Does man belong in the MSP cockpit,
space,  ground,  or  communications  link
cargo bay, or control room? 
nodes. Defensive counterspace missions pro­
To meet these objectives, the next section tect our own space forces.8 Application of
builds a foundation for MSP system require­ Force is defined as “attacks against terrestrial-
ments by reviewing current Air Force space based targets carried out by military weapon
operations doctrine. After that, the manned- systems operating in space.”9 Although we do
versus-unmanned space-plane debate is sum­ not currently possess this capability, develop­
marized to include a sampling of existing ments in technology and national policy may
space-plane  concepts  with  widely  varying change this situation in the future. Enhanc­
thoughts on how man should (or should not) ing  Operations  encompasses  “those  opera­
be used in their operation. The article’s focus tions conducted from space with the objective
52 AIRPOWER JOURNAL FALL 1999
of  enabling  or  supporting  terrestrial-based hicle. Consider the following three specific
forces.”10 This mission area accounts for most requirements from this draft:
of today’s space operations to include naviga­
tion, communication, surveillance and recon­ The Military Spaceplane System should accom­
naissance, missile warning, and environmen­ modate male and female crew members of no
less than 100 pounds and no more than 240
tal sensing. Finally, Supporting Space Forces
pounds and a height of no less than 60 inches
operations “deploy, sustain, or augment on-
and no more than 76 inches.17
orbit spacecraft, direct missions, and support
other government or civil organizations.”11 The Spaceplane . . . shall be capable of au­
Common examples include both space lift tonomous execution of preprogrammed mis­
sions with or without a crew onboard.18
and on-orbit satellite operations (e.g., teleme­
try, tracking, and control). Other Supporting The flight crew shall be able to direct the Space-
Space  Forces  missions  made  possible  by plane either from onboard the Spaceplane or
reusable launch vehicles include retrieving from the ground or support vehicles via a vir­
spacecraft so they can be refueled and re- tual crew interface. This capability shall be pro­
vided with or without a crew onboard.19
paired  or  even  maintaining  spacecraft  on
orbit to extend their useful life.
The first two passages require an MSP to op­
erate in both the “manned” and “unmanned”
MSP Requirements
modes. The third, which refers to a “virtual
To support these four mission areas in the fu­ crew interface,” implies that other options
ture  threat  environment,  Air  Force  Space exist—an observation that will be explored
Command  (AFSPC)  has  drafted  Mission later. However, it is not yet clear whether
Need Statement (MNS) 001-97, “Tactical Mil­ these requirements are valid or even appro­
itary Operations in Space,” which proposes “a priate—issues  that  will  also  be  addressed
new, reusable, launch-on-demand, multipur­ later. But before pursuing these ideas, the
pose military space system designed for tacti­ next  section  investigates  the  insidious
cal  space  operations,  called  the  Military manned-versus-unmanned  space-plane  de-
Spaceplane.”12 Near-term (three to six years) bate present in the current literature. 
MSP  requirements  focus  on  “defensive
counter-space  to  protect  existing  assets” The Current Debate: Manned versus Unmanned
(Space Control), and “limited on demand
The argument for putting a human operator
Force Enhancement (surveillance and recon­
on board a space plane is mostly qualitative. It
naissance).”13 Medium- to long-term (six to
centers on the fact that man’s cognition, judg­
18 years) requirements include space superi­
ment, and experience provide an inherent
ority; space surveillance and space object flexibility to react to unanticipated events that
identification  (Space  Control);  navigation cannot be matched by machines.20 Although
support, intelligence, surveillance and recon­ few human beings would take exception to
naissance, meteorology and theater/national this view, it is difficult to quantify its benefit.
missile defense (Enhancing Operations); and “There is no way that a price tag can be placed
the deployment, repair, refueling, and servic­ on  such  characteristics  as  flexibility  or
ing of satellites (Supporting Space Forces).14 serendipity21 because the essence of these at-
Draft MNS 001-97 also refers to the need “for tributes is the ability to capitalize on the unan­
rapid, global precision strike to augment con­ ticipated or unknown.”22 On the other hand,
ventional  delivery  systems”  (Application  of the argument against having a human opera-
Force).15 tor on board is primarily quantitative. Propo­
The draft system requirements document nents  of  unmanned  systems  quantify  their
for an MSP16 specifies a variety of man-machine support in terms of lower costs (since the sys­
interface requirements for an MSP flight ve­ tem need not achieve a “man-rated” reliabil-
MAN’S PLACE IN SPACE-PLANE FLIGHT OPERATIONS 53
ity), increased payload capability (since the
crew and their life-support systems can be re-
placed with payload), and less risk to human
life. Of course, neither of these arguments is
iron clad. To illustrate this, a more detailed
breakdown of each side’s case will be pre­
sented according to specific parameters com­
mon to any engineering trade study—namely,
cost, safety, technology, and program risk. A
few other issues will be highlighted as well.
Cost. With  the  possible  exception  of  a
space plane’s weight, whether or not it has a
human operator on board is the overriding
determinant of its cost.23 For example, cost es­
timates  of  the  Skylon  space-plane  concept NASA photo
suggest that man-rating the vehicle will in- Thef irstU  S“spacew  alk.”AstronautE  dwardH  .WhiteI I,
crease development costs by 50 percent.24 Ex­ attached by an umbilical and tether line to Gemini 4,
floats in space.Extravehicular activities (EVA) were an
isting data from commercial airliners suggest
essential buildup in NASA’s manned space program.
that 25 percent of development costs go to-
wards  cockpit  design.25 Unmanned  space-
plane advocates also suggest that the com­ ration. But what can be said about the risk to
plexity of an integrated cockpit design can the civilian population beneath the vehicle’s
only inflate operating costs. Since “servicing flight path?
activities  become  more  complex  to  ensure Proponents for a manned system say this is
that the crew compartment and vehicle are where the flexibility of a human operator is
safe for the next mission,”26 direct operating vital. According to a study done on the X-30 (a
costs increase.  national aerospace plane [NASP]technology
Proponents of manned space planes have demonstrator),  a  pragmatic  MSP  flight-test
a different set of cost figures. The Sanger program will require a multitude of alternate
space-plane designers estimate the per-flight landing  sites  throughout  the  continental
cost of their manned configuration is only 10 United States (CONUS) to permit safe vehicle
percent higher than their unmanned config- recovery if problems occur. “Because of nu­
uration.27 Since the MSP vehicle itself will merous  factors  (weather,  energy  state,  re­
have to “survive” each sortie, flight profiles quired  test  conditions,  telemetry  coverage,
and design considerations will keep G-load, etc.), these recovery bases may not always be
thermal environments, and other stress fac­ the same and, therefore, the (vehicle) must be
tors  within  reasonable  bounds.  In  other designed to be capable of recovery into any
words, the basic MSP design philosophy will base/lakebed with a long enough runway. Re­
be inherently consistent with man-rating con- covery from orbit will require similar landing
siderations.28 Additionally,  unmanned  vehi­ flexibility.”30 Manned  space-plane  advocates
cles have hidden costs for autonomous or re- suggest it would be cost prohibitive to outfit
mote guidance and control systems that may every alternate landing site with the special­
exceed the cost of outfitting the vehicle for a ized  equipment  necessary  for  either  a  re­
crew.29 Finally, the cost of installing and oper­ motely controlled or fully autonomous land­
ating telemetry, tracking, and control (TT&C) ing. Finally, current regulations prohibit flight
sites erodes any cost advantage of unmanned of unmanned air vehicles outside restricted
systems even further. airspace without a “safety chase.” Obviously, no
Safety. From a space-plane flight crew’s aircraft exists that could chase an MSP. 
perspective, the risk to human life is certainly Unmanned space-plane advocates counter
minimized by an unmanned vehicle configu- these assertions. First, the technology exists to
54 AIRPOWER JOURNAL FALL 1999
use Global Positioning System (GPS) signals flight supervisor,” and even military fighter
for a precision approach to any runway with a aircraft  will  “evolve  into  unmanned  vehi­
minimum  amount  of  specialized  equip- cles.”33 The  growing  USAF  interest  in  un­
ment.31 (If GPS is jammed during hostilities, manned air vehicles (UAV) such as Predator
backup navigation aids could be planned for and Dark Star supports this prediction. 
at a minimum number of contingency land­ Proponents  of  manned  spaceplanes  are
ing sites.) Additionally, the requirement for a more skeptical of artificial intelligence tech­
chase aircraft is simply an example of regula­ nologies. Their pragmatic outlook is summa­
tions lagging behind technology. Since the
rized in this passage:
laws of the land (not the laws of physics) de­
termine safety chase regulations, they can be In spite of rapidly increasing cockpit automa­
changed as technology and risk dictate.32 tion, it is expected that airliners will require pi-
Technology.  Unmanned  launch  vehicles lots for the foreseeable future. Unpiloted air-
planes  to  date  have  fallen  short  of  safety
and unmanned spacecraft have dominated
standards required for a Certificate of Airwor­
military space operations for nearly 40 years.
thiness. It therefore seems prudent to assume
Commercial airliners use GPS integrated nav­
that an early spaceplane designed for flight
igation systems and automated flight controls
safety will need to be piloted.34
to fly to their destinations and land safely. Ac­
cording to a recent article on cockpit au­ Program Risk. Two arguments suggest un­
tomation published in Design News, “artificial manned systems will have the overall lower
intelligence  and  decision-aiding  program­ program risk. First, since it is generally be­
ming [will] turn the pilot’s job into that of a lieved that billions of dollars35 will be needed
to develop an MSP system already challenged
with technological obstacles, adding upwards
of 50 percent to the development costs to
“man-rate”  the  vehicle36 would  make  the
program  unexecutable  in  any  conceivable
budget environment. Second, assuming sub-
scale technology demonstration vehicles are
part of MSP development, they will almost
certainly be unmanned since manned vehi­
cles do not scale down easily. If this is the
case, many technical issues (e.g., command
and control) as well as legal issues (e.g., over-
flight of populated areas) would be solved
out of necessity. Therefore, many criticisms of
the unmanned approach could be worked
out over the life of the program.37
However, proponents of manned vehicles
point to empirical data that suggests technol­
ogy demonstration vehicles must be of suffi­
cient scale to accommodate an onboard pilot.
Consider NASA’s X-1 through X-29, which
had a cumulative loss rate of only one vehicle
per 140 sorties.38 Compare this to various un­
A robotic arm using its own vision-guided intelligence manned drones and cruise missile test pro-
system, grabs a ball “floating” in microgravity aboard
grams, which exhibited loss rates from about
NASA’s KC-135. The tests demonstrate that au­
one vehicle in 10 sorties to one vehicle in four
tonomous robots can use computer vision to guide ro­
botic manipulation of objects. sorties.39
MAN’S PLACE IN SPACE-PLANE FLIGHT OPERATIONS 55
An MSP Could Provide for Both Manned
and Unmanned Operations. If a crew station
can be inserted into the payload section, it
may be possible to fly an MSP in either mode.
“For crewed missions, a capsule is serviced
off-line from the launcher . . . and then in­
serted into the next vehicle just like cargo.”40
Although the added design complexity of a
bimodal configuration would certainly have
its own costs and issues to be reckoned with,
this proposal appears worthy of further con­
sideration and study.
An MSP May Transition between Manned
Above:TheM  arsS  urveyor2 001L anderi ss cheduledt o
to  Unmanned  Operations  during  Develop­ landi ne arly2 002.Hazardouso rl ong-durationm  issions
ment. There are four reasons why MSP flight have always favored unmanned solutions, but air and
operations might transition from manned for space crews are not yet in any danger of extinction.
Below: The Global Hawk UAV flies over Edwards Air
flight test to unmanned for operational mis­
Force Base, California, during its first flight.
sions. First, it is prudent to “expect the unex­
pected” during test flights, and this is pre­
cisely  the  environment  where  an  onboard
operator is the most beneficial. Second, ob­
taining government permission to let an un­
proven, unmanned million-pound vehicle fly
over  populated  areas  may  be  difficult.41
Third, the manned test flights could collect
the hypersonic aerodynamic data required by
fully autonomous flight control systems with-
out relying on these same control systems to
collect the data. (Such data  is  difficult to
model and predict using only computers and
wind tunnels.) Finally, after the vehicle’s reli­
ability  has  been  proven  during  flight  test,
most operational missions could be flown un­ just a piece of machinery. Nations don’t go to
manned to maximize payload capability.42 A war over machines. But put one seemingly in-
number of current space-plane concepts, in­ significant soldier, sailor, or airman on that ma-
chine,  and  suddenly  national  sovereignty  is
cluding  Sanger,  Delta  Clipper,  and  Black-
threatened.44
horse, have proposed this strategy.
Interestingly, the Skylon space-plane de- Man in Space Has Historical Precedence.
sign team proposed the exact opposite strat­ The  primary  objective  of  NASA’s  manned
egy. They suggest early prototypes should be space-flight programs from Project Mercury
unmanned to make the program affordable. through the space shuttle was to put man in
Only when the vehicle technology matures space, so unmanned alternatives were never
should manned operation be attempted.43 even considered. Since the MSP will satisfy
Manned Systems May Be Less Vulnerable
war-fighting requirements, comparing it to
to Hostile Attack. The presence of a human
manned NASA programs is inappropriate. 
on board a military space platform may add
Ironically, most of the literature surveyed
to its self-protection capability. 
for this study made almost no mention of one
The presence of humans provides a deterrent. of the most important considerations of all—
A satellite in orbit, no matter how expensive, is performance.45 This  suggests  a  significant
56 AIRPOWER JOURNAL FALL 1999
gap in the current debate and helps illustrate completely autonomous operation. Table 1
one of its major shortcomings. Therefore, it is lists these modes and provides an example of
time to proceed beyond the simple manned- each. Since most complex systems perform a
versus-unmanned paradigm to explore other variety of functions, it is not surprising that
possibilities. some employ multiple MMI modes. For ex-
ample,  the  space  shuttle  ascends  to  orbit
using an autopilot monitored by the astro­
The Man-Machine
nauts (supervised, on board). Once it is in
Interface Spectrum orbit, it uses the Remote Manipulator Arm
(teleoperated) to deploy satellites that are
There is no such thing as an later retrieved by pressure-suited astronauts
unmanned  system:  everything attached to manned-maneuvering units (sup-
ported). During the final approach and land­
that is created by the system de-
ing phase, the pilot “flies” the shuttle not un­
signer involves man in one con-
like a glider (manual), but has a number of
text or another. sensors and instruments to assist him (aug­
mented).
—Stephen B. Hall A Generic MMI Selection Process. To se­
lect from these seven possible MMI modes,
Man-machine  interface  designs  are  not the THURIS study identified the algorithm
limited to the two extremes of 100 percent shown in figure 1. This conceptually straight-
manual and 100 percent automatic. Using forward  algorithm  considers  performance,
NASA’s 1984 study of the human role in space cost, schedule, and technology risk to arrive
(THURIS) as a guide, this section identifies at a baseline MMI design. Four observations
seven possible MMI modes for space system concerning figure 1 are worth mentioning. 
operation, presents a generic MMI selection First, performance consideration is an in­
algorithm, and makes a preliminary assess­ tegral part of the process. In the manned-ver­
ment of whether an MSP can benefit from on- sus-unmanned debate, performance consid­
board human participation given the mission erations were notably absent. Second, since
requirements previously outlined.  the four space operations mission areas may
require different functional tasks, it is con­
The Human Role in Space Study ceivable that different missions will be best
suited  to  different  MMI  modes.  Third,  al­
The THURIS study was designed to (1) inves­
though conceptually simple, an MMI selec­
tigate the role of humans in future space mis­
tion process will require a great deal of effort
sions, (2) establish criteria for allocating tasks
to execute fully. Engineering trade studies,
between men and their machines, and (3) modeling  and  simulation  efforts,  and  de-
provide insight into the technology require­ tailed cost estimates will all be needed. Fi­
ments, economics, and benefits of humans in nally, it is important to recognize the output
space.46 By identifying common space-vehicle of this selection process is one of the seven
tasks, baselining human performance capabil­ predefined MMI modes shown in table 1.
ities, and accounting for cost and technology Whether or not man ends up on board the
factors, the researchers provided both a logi­ flight vehicle is a by-product of this selection.
cal  framework to  attack the MSP man-ma- This is in contrast to the conventional ap­
chine interface problem as well as specific proach where the vehicle is either manned or
findings that provide insight to man’s utility unmanned as an a priori requirement. 
on board an MSP flight vehicle.  Generic  Space  Tasks  Identified  in
Defining the MMI Spectrum. The THURIS THURIS. By analyzing six space systems (rang­
study identified seven MMI modes, spanning ing from manned space stations to unmanned
a “spectrum” from direct manual control to satellites), the THURIS study concluded “the
MAN’S PLACE IN SPACE-PLANE FLIGHT OPERATIONS 57
Table 1
The Spectrum of Man/Machine Interface (MMI) Options
MMI Mode Description Example(s)
Manual Unaided human operation “Seat of the pants” piloting
Supported Requires supporting machinery or facilities Pressure suits; manned maneu-
vering units
Augmented Amplification of human sensory or motor Electro-optic sensors (amplify 
capabilities sensory capabilities); power 
tools (amplify motor capabilities)
Teleoperated Use of remotely controlled sensors and Remote manipulator systems
actuators allowing humans to be removed 
from work site
Supervised Replacement of direct, human control of Shuttle guidance, navigation,
(on board) system operation with computer control and control (GNC) system
under human supervision. Human (monitored by astronaut)
supervisor on board vehicle
Supervised Same as above, but human supervisor Expendable launch vehicle GNC 
(from ground) is on ground system (monitored by  ground 
controller)
Independent Self-actuating, self-healing, independent Deep space probes
operations with minimal human intervention.
(Requires automation and artificial intelligence)
Source:Adapted from Stephen B. Hall, ed.,  The Human Role in Space:Technology, Economics, and Optimization (Park Ridge, N.J.:
Noyes Publications, 1985), 2.
same basic activities  were  found to be re­ tual sense) with one another from top to bot­
quired in different operations and in differ­ tom! In other words, tasks listed near the top
ent missions.”47 Specifically, 37 “generic space of table 2 (where man’s onboard participa­
tasks” were identified and assessed to deter- tion is “essential”) will map into MMI modes
mine the degree to which man’s onboard
near the top of table 1. Conversely, tasks near
participation  contributed  to  the  successful
the bottom of table 2 (where man’s onboard
completion of each task.48 The result, shown
participation  is  “not  significant”)  will  map
in table 2, orders these 37 tasks from those
into MMI modes near the bottom of table 1.
that most benefit from a human on board, to
More fundamentally, table 2 alone provides
those that least benefit from a human on
insight to whether or not an MSP stands to ben­
board.
efit from having a man on board at all—as long
MMI Selection for a Military Space Plane:
as “generic” tasks can be extrapolated from the
A Preliminary Analysis. Consider figure 1 as a
function that maps a task (input) to a specific previously  described  MSP  mission  require­
MMI mode (output). Viewed together, tables ments. Since some tasks (such as mission plan­
1 and 2 estimate this very same function when ning, launch, midcourse flight, and vehicle re­
you realize that they “correlate” (in a concep­ covery) will be common to all MSP mission
58 AIRPOWER JOURNAL FALL 1999
Step 1. Identify tasks required for system operation.
Step 2. Identify MMI modes meeting performance requirements of
each task.
Step 3. Determine most cost-effective MMI mode for each task.
Step 4. Estimate technology risk associated with most cost-effective MMI
mode.
Step 5. Rank each MMI mode according to the number of tasks for which
it is the most cost-effective approach.
Step 6. Start with MMI mode with the highest rank.
Can this MMI mode meet the performance Select the MMI mode with the next highest
requirements of all tasks? rank as determined in Step 5.
NO
YES NO
Is there adequate program budget and
Is technology risk level acceptable? schedule to reduce technology risk to accept-
NO able level?
YES
YES
Use this MMI mode as baseline for conceptual design.
Source:Stephen B. Hall, ed.,  The Human Role in Space:Technology, Economics, and Optimization (Park Ridge, N.J.: Noyes Publica­

tions, 1985), 21.

Figure 1. A Generic MMIT  ask-Allocation Process