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Living aloft: Human requirements for extended spaceflight PDF

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

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