Living aloft: Human requirements for extended spaceflight

432 Pages·2009·20.98 MB·English

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https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19850024459 2020-06-04T15:57:50+00:00Z
LIVING ALOFT
Human Requirements
for Extended ~paceifglh t
NASA
SP-483
1
NG ALOFT
Human Requirements
for Extended Spaceflight
Mary M. Connors
NASA Ames Research Center
Albert A. Harrison
University of California, Davis
Faren R. Akins
University of Santa Clara
Prepared at Ames Research Center
N/\SA Scientiiic and Technical Information Branch 1985
National Aeronautics and Space Administration
Washington, DC
Library of Congress Cataloging in Publieation Data
Connors, Mary M.
Living aloft.
(NASA SP ; 483)
Bibliography: p 3 33
Includes indexes.
1. Manned space flight. 2. Space flight-Psycho-
logical aspects. 3. Human engineering.
I. Harrison, Albert A. 11. Akins, Faren A.
111. Title. IV. Series.
TL873.C66 1985 302 85-5149
fo r sale b) the Superintendent of Documents, U.S. Gobernment Printing Office
Washington, D.C. 20402
. . . the early phases of a science require . . . a certain disregard for
the formalisms and pedantic, creeping construction of the ultimate
scientific edifice. Perhaps what is essential is a foundation of sensible,
i f vague, ideas and orienting attitudes - correct in their broadest
sweep i f not in their precise predictions.
Jack P. Hailman
Science, 168, 701 (1970)
i i i
Page intentionally left blank
TABLE OF CONTENTS
CHAPTER I .LI VING IN SPACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
BACKGROUND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
A FRAMEWORK FOR FORECASTING . . . . . . . . . . . . . 3
Guiding Assumptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Theoretical Orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
The Available Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
SPACE ENVl RONMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
The Physical Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
The Social Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Basic Reactions to Space-like Environments . . . . . . . . 11
Temporal Fluctuations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
SUMMARY AND CONCLUSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
CHAPTER II .BE HAVIORAL AND SELECTION
IMPLICATIONS OF BIOMEDICAL CHANGES . . . . . . . . . . . 19
PHYSIOLOGICAL DECONDlTlONlNG . . . . . . . . . . . . . . 20
Simulation Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Resistance to Deconditioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Countermeasures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
VEST1 BU LAR -ALTERATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Manifestations and Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Resistance to Vestibular Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Countermeasures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
VISUAL CHANGES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
SUMMARY AND CONCLUSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
CHAPTER 111 .HA BITABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
BACKGROUND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
THE PHYSICAL ENVIRONMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
l nterior Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Food . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Hygiene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Temperature and Humidity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Decor and Lighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Odor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
HEALTH AND LEISURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Recreation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
PRIVACY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Meaning and Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Bases of Needs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Crowding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Territoriality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Privacy in Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
COMPLEX EFFECTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Multiple Stressors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Aftereffects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
SUMMARY AND CONCLUSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
CHAPTER IV -- PERFORMANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
DESCRIBING PERFORMANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Work Requirements in Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Human Performance Abilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
ASSESSMENT OF HUMAN PERFORMANCE . . . . . . . . 110
Discrete-Task Assessment Techniques . . . . . . . . . . . . 110
Multiple-Task Batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Partial- and Full-scale Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . 115
In-flight Performance Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Future Focus of Research on Performance
Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
ISSUES IN ASTRONAUT WORK REGIMES . . . . . . . . 121
Factors Affecting Work Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Factors Affecting Work Schedules . . . . . . . . . . . . . . . 123
Factors Affecting Workload . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
The Effects of Desynchronosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Sleep Disturbances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
SUMMARY AND CONCLUSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
CHAPTER V .SM ALL GROUPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
INDIVIDUAL! CHARACTERISTICS AND CREW
COMPATIBILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Gender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Age . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Culture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Personal Attractiveness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Emotional Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Competence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Cooperativeness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Social Versatility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Similarities and Complementarities . . . . . . . . . . . . . . 157
Group Homeostasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Crew Size and Social Compatibility . . . . . . . . . . . . . . 160
Assembling Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
INTERPERSONAL DYNAMICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Leadership . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Cohesiveness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Compliance. Conformity. and Independence . . . . . . . 173
Group Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Temporal Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
SUMMARY AND CONCLUSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
CHAPTER VI .CO MMUNICATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
DIRECT INTERPERSONAL COMMUNICATION . . . . . . 188
Verbal Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Nonverbal Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
MEDIATED COMMUNICATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Planning Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Systems Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Systems Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Application to Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
COMMUNICATION NETWORKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Internal Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
External Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209'
SUMMARY AND CONCLUSlONS . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
CHAPTER VII .CR ISES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
EXTERNALLY PRECIPITATED CRISES . . . . . . . . . . . . 217
Experience in Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
vii
Individual Response to Threat . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
Group Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
lm plicationstfor Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
INTERNALLY PRECIPITATED CRISES . . . . . . . . . . . . 234
Psychological Episodes ........................ 234
Transcendant Experiences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
Substance Abuse ............................ 245
Grief . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Crisis ln tervention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Implications for Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
SUMMARY AND CONCLUSIONS ... . . . . . . . . . . . . . . 253
CHAPTER VIII .OR GANIZATION AND MANAGEMENT . 259
INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
SPACECREW STRUCTURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Power Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Work Roles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
Normative Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
MOTIVATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Rewards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
Sanctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
EXTERNAL RELATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
Boundary Roles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
l nterorganizational Conflict . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
Models of Conflict Management . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
Reassimilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
SUMMARY AND CONCLUSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
CHAPTER IX .SU MMARY AND RECOMMENDATIONS . . 305
PURPOSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
CHAPTER SUMMARIES ......................... 306
DIRECTIONS FOR FUTURE RESEARCH ... . . . . . . . 312
General Research Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
Extended Spaceflight Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
Competing Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
Neglected Research Areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
RESEARCH OPPORTUNITIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
Situations and Environments . . ................. 329
Methods and Approaches . . .................... 331
CONCLUSIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
viii
REFERENCES ...................................... 333
AUTHOR INDEX t. . . ................................ 397
SUBJECT INDEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413