CC BY
115РАСЕ\Л№Г
Метод
подбора специалистов, обеспечивающих работоспособность ЭкоКосмоДома на планете Земля
Казначеев Д.В.
Беларусь, г. Минск,
управление проектных работ ЗАО «Струнные технологии»
344
УДК 331.1
99
Разработан метод подбора специалистов, необходимых для функционирования систем ЭкоКосмоДома на планете Земля (ЭКД-Земля) и обеспечивающих потребности людей, которые проживают в изолированном замкнутом пространстве. Изучен опыт реализации объектов, схожих по условиям эксплуатации («Биосфера-2», «БИОС-3», «Марс-500», Closed Ecological Experimental Facility, «Юэгун-1»), а также по организации территории для проживания и исследований (учебные кампусы) и созданию комфортных условий пребывания человека с целью самосохранения (бомбоубежища). Определена зависимость ключевых параметров, влияющих на ход исследований, -потребностей человека, состава обслуживаемых систем ЭКД-Земля и соответствующих экспериментов, площади и объёма замкнутого пространства.
Ключевые слова:
ЭкоКосмоДом на планете Земля (ЭКД-Земля), замкнутое пространство, исследования, потребности человека, профессиональные навыки, работоспособность.
M
A с:
Wpn ><Л л f^
-JL С О
л t*
Vgi^O
>o
>o
¿1 ^
v4«0
^^—
Введение
Организация объединённых наций (ООН) считает актуальным исследование космического пространства для его мирного применения и называет активное освоение космоса одним из основных направлений на ближайшие годы, что отражено в докладе Комитета по использованию космического пространства в мирных целях Генеральной ассамблеи ООН 2018 г. [1]. ООН ставит перед собой задачи по извлечению экономических выгод из космической деятельности, преумножению благ для общества, доступности космоса для всех, укреплению международного сотрудничества и управления в космической отрасли [2]. Международная организация также призывает сохранить космическое пространство в качестве надёжной и безопасной среды, пригодной для использования нынешним и будущими поколениями, и, что немаловажно, осознаёт, что привлечение частного сектора и негосударственных компаний даст толчок по внедрению новых методов покорения космического пространства.
Идеи освоения космоса на данный момент остаются на уровне начальных проработок из-за ограниченных экономических и технологических возможностей исследовательских организаций, роста глобальных проблем на Земле и космической гонки государств вместо совместной деятельности над экспансией внепланетного пространства [3]. Существует ряд причин необходимости освоения космоса и создания космических поселений - от изучения космического пространства с целью развития туризма, поиска вдохновения [3, 4] до спасения и выживания человечества в случае катастрофы на Земле и выноса вредного производства с нашей планеты для восстановления биосферы [5]. Работу по индустриализации космоса следует начинать вести уже сейчас. Об этом говорят экологические проблемы, возникающие на Земле (глобальное потепление, разрушение озонового слоя, загрязнение Мирового океана, уничтожение тропических лесов, опустынивание, уменьшение биоразнообразия, истощение природных ресурсов).
При глобальной индустриализации космоса для проживания людей в космическом пространстве необходимо организовать поселения, например биосферные ЭкоКосмо-Дома (ЭКД) [3]. Однако, прежде чем предпринимать попытки построить непосредственно в космосе поселения с замкнутой экосистемой, целесообразно некоторые исследования осуществить в рамках планеты Земля. Для этого будет реализован прототип данного объекта - ЭкоКосмоДом на планете Земля (ЭКД-Земля). Создание ЭКД-Земля позволит проработать принципы устойчивой автономной биосферы с помощью проведения достаточного количества экспериментов в замкнутом пространстве относительно разных областей знаний, науки и технологий. Сооружения типа ЭКД-Земля предназначены для решения задач по обеспечению комфортного пребывания людей в замкнутом пространстве с воссозданием природных принципов круговорота веществ, энергии и информации.
Примером необходимости исследований космической сферы и создания пригодных для длительного проживания человека космических поселений может являться проблема физических ограничений по нахождению человека в космическом пространстве (в невесомости), так как в неземных условиях наблюдаются ослабевание мышц и уменьшение костной массы даже несмотря на специальные тренировки и препараты [4]. Важно внедрять многочисленные разработки в различных областях науки и технологий, позволяющие увеличить время пребывания человека в космосе в здоровом состоянии, что приведёт к значительному скачку в инновационном развитии и экономике [6].
Изучение разноплановых аспектов освоения космоса, колонизации Марса, Луны и других небесных тел с точки зрения создания автономных космических поселений ведутся уже давно [4]. Так, для понимания исследовательских задач и состава команд специалистов (применительно к созданию замкнутой биосферы) в статье проанализирован опыт проведения экспериментов:
• «БИОС-3» (СССР). Представляет собой камеру размерами 14,9 х 14,9 х 2,5 м, содержащую два герметизированных отсека. Экипаж из 2-3 человек мог проживать в данных отсеках до шести месяцев [7];
• «Биосфера-2» (США). Застеклённое герметичное сооружение площадью 12 750 м2, состоящее из семи блоков (в том числе - тропический лес, миниатюрный океан с необычным химическим комплексом, пустыня, саванна и мангровый эстуарий). В нём восемь учёных оставались в изоляции от внешнего мира в течение двух лет [8];
• Closed Ecological Experimental Facility (CEEF) (Япония). CEEF - замкнутая искусственная экосистема, в которой площадь растительных посадок равнялась 150 м2, животноводческого модуля - 30 м2, жилого - 50 м2. Данные о проведении длительных экспериментов по изоляции людей в этой установке отсутствуют [9];
• «Марс-500» (Россия). В испытательный комплекс входили пять экспериментальных установок: жилой модуль объёмом 150 м3; медицинский модуль - 100 м3; складской модуль с оранжереей - 250 м3; имитатор марсианского посадочного модуля - 50 м3; имитатор марсианской поверхности - 1200 м3. В эксперименте приняли участие шесть испытателей из России, Италии, Китая и Франции; они провели в комплексе 520 дней [10];
• «Юэгун-1» (Lunar Palace-1) (Китай). Установка общей площадью около 160 м2 и объёмом 500 м3 содержала три модуля полуцилиндрической формы. Три члена первого экипажа «Юэгун-1» провели в герметично закрытом комплексе 105 дней [11];
Более подробно об описанных испытаниях рассказано в подразделе «Эксперименты по созданию замкнутых экосистем».
Указанные объекты вскрыли колоссальные проблемы, возникшие при создании искусственной биосферы (продовольственный кризис, гибель урожая, сложности поддержания достаточного количества кислорода, рост численности вредителей, естественная утилизация биомассы растений, возвращение во внутрисистемный обмен выводимых из организма человека солей и др.). Логическим продолжением исследований с целью исправления допущенных ошибок является моделирование замкнутой биосферы с максимальным количеством различных опытных процессов, основанных на природных способах круговорота веществ, энергии и информации. Это возможно при реализации проекта «ЭкоКосмоДом на планете Земля». Для решения поставленных задач по формированию искусственной биосферы важен качественный подбор специалистов-исследователей, чему и посвящена данная статья.
Требуется также определить ключевые факторы, влияющие на формирование состава исследователей. На основе зависимости между выявленными аспектами разработана методика грамотного системного подхода в выборе специалистов различных направлений, которые смогут совместно и без внешнего вмешательства решать исследовательские задачи замкнутой биосферы.
Для достижения целей всего эксперимента необходимо организовать комфортное пребывание испытателей в замкнутом пространстве, что позволит им сосредоточиться на сути исследований по созданию замкнутой биосферы, не отвлекаясь на побочные факторы (обеспечение себя ресурсами, организация рабочего пространства и др.). Данный вывод побудил автора на более глубокое изучение потребностей человека в условиях высокой автономности (как в описанных выше экспериментах), а также подтолкнул на разработку методики подбора испытателей для ЭКД-Земля, а со временем - и для орбитальных ЭКД.
Выделяют несколько моделей потребностей человека: иерархическая модель А. Маслоу [12], утилитарная классификация потребностей П.С. Кузнецова [13] и др. Последняя выбрана для дальнейшего применения в разрабатываемом методе благодаря удобству и логичности выделения комплексов потребностей и критериев их группировки (не зависящих друг от друга, как в пирамиде Д. Маслоу). Рассмотрены также принципы построения комфортного пребывания человека с целью самосохранения (бомбоубежища) [14], организации территории для изолированного проживания, получения образования и исследований (университетские кампусы) [15].
Более подробно о потребностях человека и комфортной среде для его жизни и деятельности рассказано в подразделе «Факторы эффективности работы исследователей». Далее в работе описан метод, позволяющий грамотно подобрать специалистов различных направлений для достижения положительного результата в создании замкнутой биосферы. О выводах и новых направлениях исследования изложено в заключительной части статьи.
Обзор литературы
Эксперименты по созданию замкнутых экосистем
В перечисленных выше экспериментах по созданию замкнутых экосистем рассмотрены аспекты, необходимые для разработки методики подбора испытателей, а именно: количественный состав исследователей, их функции и профессиональные навыки, площади экспериментальных площадок и объёмы проводимых испытаний.
«Марс-500» был нацелен на изучение физико-химических процессов в замкнутой среде, влияния замкнутого пространства на физическое и психическое здоровье человека, а также на исследование физиологии, работоспособности и поведения испытателей в условиях смоделированного полёта на Марс. Задачей «БИОС-3», «Юэгун-1», CEEF являлось создание замкнутой экологической системы жизнеобеспечения человека с автономным управлением и моделирование системы функционирования космического корабля или обитаемой базы на небольших площадях. «Биосфера-2» на сегодняшний день считается самым крупным реализованным проектом по моделированию замкнутой экологической системы. Данный эксперимент проводился с целью понять, сможет ли человек жить в искусственно организованной среде для колонизации Марса. Герметичное сооружение, возведённое в рамках этого испытания, стало прототипом убежища на Земле в случае глобальной экологической катастрофы.
В состав проекта «Биосфера-2» входили восемь человек. Команда набиралась из числа тех, кто изначально участвовал в процессе подготовки эксперимента. Она формировалась из специалистов, представленных в таблице 1.
Для проведения экспериментов было построено сооружение площадью 12 750 м2, а также воссозданы разнообразные экосистемы (пустыня, тропический лес, сельскохозяйственное поле и другие локации). Бионавты находились там в течение двух лет. Для того чтобы поддержать функции экосистемы, испытателей в искусственно созданной среде сопровождали животные, насекомые, рептилии [8].
Данный проект показал сложность воспроизведения биосферы, вскрыл вопросы, которые не учли при проектировании объекта и в процессе его эксплуатации.
Например, ферма в «Биосфере-2» не смогла обеспечить бионавтов пищей на 100 %, возникли проблемы с кислородом, из-за вредителей гиб урожай. Выявилась нехватка испытателей по различным специальностям: в определённые периоды всем бионавтам приходилось заниматься посадками и уходом за растениями. Не оправдала себя и надежда на использование солнечного света в качестве главного фактора, необходимого для созревания овощных культур: погода стояла пасмурной, что повлияло на фотосинтез растений и, как следствие, привело к снижению количества урожая.
В «БИОС-3» реализованы 10 экспериментов с экипажами от одного до трёх человек. Самый масштабный эксперимент продолжался 180 дней, в нём принимали участие четыре испытателя. В.В. Терских находился в сооружении всё время, остальные специалисты менялись через два месяца, так как объёма воздуха в «БИОС-3» хватало только на троих.
Корпус герметичного помещения разделили на четыре отсека, в двух из которых располагались фитотроны, в третьем - микроводорослевые культиваторы. В последнем находились каюты экипажа, бытовое и вспомогательное оборудование. Больше всех (с перерывами и участием в нескольких экспериментах) в «БИОС-3» прожил инженер Н.И. Бугреев - в общей сложности 13 месяцев [7].
Благодаря грамотному распределению обязанностей, чётко поставленным задачам при минимальных размерах объекта и количестве испытателей удалось выполнить достаточно большой объём исследований, в том числе по выращиванию пищи с хорошей урожайностью; использованию каталитической печи для окисления органических веществ в целях исключения подавления растений
Таблица 1 - Команда специалистов проекта «Биосфера-2»
Испытатель Функции
С. Сильверстоун Финансовая и организационная части проекта
М. Ван Тилло Техническая часть проекта
А. Айлинг Профессиональный океанолог, директор по научным исследованиям
Л. Лей Ботаник, отвечала за флору «Биосферы-2»
Дж. Пойнтер Специалист по интенсивному сельскому хозяйству, следила за фермой и обеспечивала колонию едой
Т. Маккаллум Технический ассистент
М. Нельсон Главный по ирригационным и ассенизационным системам, передавал наружу информацию из «Биосферы-2»
Р. Валфорд Врач, занимался исследованием состояния здоровья бионавтов при практически полностью вегетарианской органической диете
химическими веществами; тестированию системы конвейера для обеспечения всего жизненного цикла растений (от посева до созревания); возможности проживания человека среди растений в условиях замкнутой биологической системы. Испытатели достигли полного замыкания системы по газу и воде, а также закрыли потребность в пище на 80 %. Относительно небольшой объём сооружения не позволил проводить эксперименты с участием животных, микроорганизмов, грибов и тем самым наладить полный цикл замкнутой биосферы.
В «Юэгун-1» участвовали трое специалистов: Се Бэй-чжэнь (командир экипажа), Дун Чэн и Ван Миньцзюань.
«Юэгун-1» общей площадью около 160 м2 и объёмом 500 м3 был построен из трёх модулей полуцилиндрической формы: интегрированный рабочий и жилой модуль (состоял из рабочей зоны, кают-компании, трёх кают, помещения личной гигиены, блока переработки отходов и отсека для насекомых); два модуля оранжереи (каждый был разделён на две изолированные секции). В течение двух месяцев продолжался этап подготовки установки к эксперименту - опробование систем, высадка растений.
В 2014 г. прошли испытания систем жизнеобеспечения будущей лунной станции «Юэгун-1». В течение 105 суток в условиях герметизации модуля экипаж жил в замкнутой экосистеме. Пищевая цепочка, как и в «БИОС-3», строилась из высших растений, животных и почвенных редуцентов. Исследователи питались выращенными внутри капсулы растениями (пять видов зерновых культур, 15 сортов овощей, один сорт фруктов) и насекомыми. Животная пища и некоторые другие компоненты поступали извне по специальному каналу. Кислород поставляли представители флоры, углекислый газ перерабатывался фотосинтезом. Отходы жизнедеятельности использовались как удобрения. Кислород и вода регенерировались внутри капсулы на 100 %. Участники испытаний осуществили ряд научно-технических экспериментов [11].
Как и в «БИОС-3», исследователи смогли достичь определённых результатов при грамотном распределении обязанностей. Тем не менее из-за ограниченного пространства полностью закрыть систему от внешнего мира не удалось.
Данные о проведении испытаний по проживанию людей в замкнутой экосистеме установки CEEF отсутствуют, однако известно, что японский экспериментальный комплекс построили из расчёта пребывания в нём двух человек. Он состоял из модуля растительных посадок (150 м2), животноводческого (30 м2) и жилого (50 м2) модулей. Проходили исследования по моделированию замкнутых циклов газообмена, водооборота и питания в условиях
имитации марсианской обитаемой базы. Были опубликованы результаты моделирования последствий глобального потепления и изучения миграции радионуклидов во внутренних потоках вещества [9].
Объект Closed Ecological Experimental Facility (в отличие от «Юэгун-1» и «БИОС-3») включал в себя и животноводческий модуль, что расширяло количество экспериментов и больше соответствовало аналогу земной биосферы. Результатов по взаимодействию людей в условиях данного модуля не имеется.
В команду проекта «Марс-500» вошли шесть человек различных национальностей и профессиональных навыков: практикующий врач, владеющий методами неотложной медицинской помощи; врач-исследователь, занимающийся клинической лабораторной диагностикой; биолог; инженер - специалист по системам жизнеобеспечения; инженер - специалист по вычислительной технике; инженер - специалист по электронике; инженер-механик. Испытательный комплекс состоял из пяти экспериментальных установок: жилого, медицинского и складского (с оранжереей) модулей; имитатора марсианского посадочного модуля, а также имитатора марсианской поверхности. Перед экспериментом проведена отработка программы научных исследований, обучение и фоновые медицинские осмотры испытателей.
В ходе «полёта» члены экипажа наблюдали за своим физическим и психическим здоровьем; вели учёт параметров среды обитания (давления, температуры, влажности) и потребляемых ресурсов (пищи, воды, расходных материалов, запасных частей, ресурсов систем жизнеобеспечения); регулярно проводили профилактические регламентные и ремонтные работы по поддержанию нормального функционирования систем модулей, санитарно-гигиенические мероприятия, в том числе на основе результатов токсикологического и микробиологического контроля [10]. Программа исследований, подготовленная перед запуском проекта, предоставила возможность успешно выполнить задачи эксперимента, а также отработать высадку на Марс и возвращение на Землю.
Рассмотренные исследования накопили определённый опыт (как положительный, так и отрицательный) в моделировании тех или иных частей искусственной биосферы. Далее необходимо создать комплекс, охватывающий полный спектр всех систем и позволяющий продолжительно поддерживать замкнутый цикл круговорота веществ, энергии и информации в ограниченном пространстве. В свою очередь, для проведения экспериментов в данном замкнутом комплексе важно сформировать комфортную среду для результативной работы испытателей.
Факторы эффективности работы исследователей
После изучения объектов создания искусственной биосферы рассмотрен современный опыт в подходах к систематизации человеческих потребностей с целью их удовлетворения в условиях замкнутого пространства.
Проанализированы основные потребности по пирамиде А. Маслоу [12]: физиологические (необходимость в еде, воде, крове и сне); в безопасности (личная безопасность, здоровье, стабильность); в принадлежности (любовь, дружба, общение); в признании (самооценка, уважение); в самовыражении (совершенствование, развитие).
Альтернативой концепции американского психолога является утилитарная классификация потребностей П.С. Кузнецова [13]. За счёт удобства и логичности выделенных комплексов потребностей, критериев их группировки и факторов удовлетворения, присутствующих в современном обществе, теория советского учёного выбрана для исследований с заданными условиями замкнутого пространства. На её основе сформированы семь комплексов потребностей: экономический, регулятивный, само-сохранительный, воспроизводственный, коммуникативный, когнитивный, самореализационный.
Для экономического комплекса потребностей критерием группировки становятся деньги и их эквиваленты, а факторами их удовлетворения - наличие зарплаты, льгот, дивидендов, накоплений, драгоценностей. Регулятивный комплекс группируется по критерию работы организма человека, при этом важнейшими факторами удовлетворения оказываются здоровье, климат, режим труда и отдыха, условия проживания, а также эмоциональное состояние. Самосохранительный комплекс базируется на критерии безопасности существования; факторами удовлетворения являются криминальная обстановка в среде проживания, потеря источника доходов, заражение инфекцией. Воспроизводственный комплекс строится на функционировании семьи и сексуальных отношениях; факторы удовлетворения: рождение и воспитание детей, забота о близких, секс. В основу коммуникативного комплекса положены критерии общения и обмена информацией; факторы удовлетворения: отношения с родными, коллегами, друзьями, наличие теле- и радиопрограмм, печати. Когнитивный комплекс потребностей формируется на познании чего-либо нового; факторами удовлетворения считаются образование, повышение квалификации, научные исследования, путешествия, приобщение к искусству. Наконец, комплекс самореализации создаётся на высших достижениях индивида в различных областях; факторы его удовлетворения: творчество, мастерство, первенство в чём-либо, авторитет, достижение смысла жизни, вера в Бога и др.
Кампус как вид обособленной территории с набором основных сооружений для комфортного пребывания людей и удовлетворения их потребностей выбран для исследований в связи со схожестью проведения многочисленных научных мероприятий, проживания в нём людей различных национальностей, образа жизни, традиций, менталитета, профессиональных качеств, специализаций и направлений обучения. Современные мировые университеты стараются организовывать пригородные локальные кампусы, которые характеризуются безопасностью, обособленностью, низкой плотностью освоения территорий (80 человек на 1 га), высоким качеством ландшафтной среды. Согласно статистике данный тип студенческих городков наиболее пригоден для научного прогресса и учебной деятельности. Устойчивое развитие кампуса обуславливается рядом признаков: эффективная концепция его организации и дальнейшей деятельности, обособленная территория, привлекательная архитектурно-пространственная концепция, «зелёная» среда, транспортная доступность, низкая (комфортная) плотность заселения, безопасность (техническая и социальная) [15]. Важно, чтобы замкнутое пространство формировалось исходя из целей и решаемых в нём задач. На объектах такого рода должен ощущаться комфорт, они должны быть безопасными и с малой плотностью заселения.
Необходимость обеспечения комфортной среды для человека в стрессовых ситуациях побудила к изучению сооружений, отличающихся высокими требованиями к безопасности, - бомбоубежищ большой вместимости [14]. Это позволило обратить внимание на социальный и психофизиологический микроклимат в ЭКД-Земля, а также на создание благоприятных условий при нахождении в замкнутом пространстве людей разных социальных классов, возрастов, психологического и физического состояний. Вместе с тем для длительного комфортного пребывания человека в специфических сооружениях нужно учитывать и его потребность в полной занятости, чтобы у него возникали ощущения нормального течения жизни, а следовательно, сохранялось устойчивое психологическое самочувствие.
Очевидно, что одному бионавту не справиться со снабжением себя всеми ресурсами для удовлетворения перечисленных потребностей. Формирование обязательных ресурсов, целесообразных для существования в ЭКД, и контроль за всеми системами, отвечающими за автономность и жизнеобеспечение всего комплекса, требует командной работы исследователей. Грамотный метод подбора специалистов позволит оптимизировать временные ресурсы на решение поставленных задач за счёт навыков у людей в различных сферах деятельности.
Описание метода и анализ его эффективности
Основной целью создания ЭКД-Земля является проведение научных исследований замкнутой биосферы как аналога космического поселения. Проживающие на объекте ЭКД-Земля будут находиться в условиях высокой автономности, обеспечивая себя всем необходимым и поддерживая обслуживающие комплекс системы в оптимальном рабочем состоянии без помощи внешнего мира. В рамках эксперимента по проживанию людей в данной замкнутой системе связь со специалистами извне может осуществляться только для получения консультаций по решению ситуаций специфического характера, которые невозможно урегулировать внутри ЭДК-Земля.
Отталкиваясь от идеи создания искусственной биосферы, существующих проработок и опытов схожих объектов, на основе базовых потребностей человека и критериев
комфортной среды проанализирован метод определения минимально достаточного количественного и качественного состава испытателей для их комфортного пребывания в условиях высокой автономности ЭКД-Земля, а в перспективе - в ЭКД на орбите.
С учётом технических возможностей современного мира максимально допустимое число процессов в ЭКД-Земля следует автоматизировать (например, поддержание температурного режима, герметичности, качественного состава воздушной среды), что позволит сократить количество требуемого персонала и задач для него, а также сконцентрировать внимание специалистов на экспериментах и исследованиях. Тем не менее в рассматриваемом комплексе важно контролировать технологические процессы и биолого-технологические системы (в частности, процессы трансформации и распределения потоков энергии), отвечающие за устойчивое самоподдержание и саморегуляцию объекта, системы биологического обмена веществ; оптимизировать процессы выращивания различных злаковых, овощных, плодовых и ягодных культур (высаживание растений для непрерывного сбора урожая); проводить вариантные эксперименты по обращению с отходами и др. Причём системы поддерживаются в работоспособном состоянии неограниченное количество времени и дублируются для обеспечения длительного пребывания человека в указанном сооружении. Искусственная биосфера должна максимально контролироваться человеком, нельзя полагаться на её полное самоподдержание, как это происходит в биосфере Земли. Однако создавать биосферу следует, копируя природные процессы, чтобы и дальнейшее её развитие шло по природному образцу. Это доказывает проект «Биосфера-2», где не были учтены трофические цепи и где из-за расплодившихся вредителей погиб весь урожай. Необходимо сформировать ноосферу с компромиссным взаимодействием человека и природы.
Локальные эксперименты в различных научных и технических областях не могут дать точных результатов, применимых для создания замкнутой биосферы, что делает проект «ЭКД-Земля» уникальным. Данный комплекс является сложной системой, в котором результативно сотрудничают специалисты технических, биологических, химических, медицинских, биофизических, биохимических, радиоэкологических и других научных сфер. В отличие от аналогичных относительно успешных проектов, описанных выше, ЭДК-Земля в несколько раз по площади и объёму превышает большинство из них. Такая разница вызывает свои сложности в части поддержания всех систем в оптимальном состоянии. С другой стороны, немалый объём позволяет масштабнее взглянуть на эксперимент
и провести значительно больше качественных опытно-научных исследований.
Для комфортной работы специалистов в описанной среде рассмотрены комплексы потребностей людей с учётом условий, в которых будут находиться исследователи (таблица 2).
Исходя из анализа данных таблицы 2, потребности делятся на те, что будут удовлетворены при строительстве
ЭКД-Земля и не затронут дополнительных людских ресурсов на территории объекта во время проведения эксперимента (комплекс экономических, самосохранитель-ных, коммуникативных потребностей), и те, которые важно учитывать при формировании команды ЭКД-Земля и ЭКД для организации комфортной среды и плодотворной работы (комплекс регулятивных, когнитивных, воспроизводственных потребностей).
Таблица 2 - Комплексы потребностей людей с учётом условий ЭКД-Земля
Комплекс Критерий Факторы Вывод, сделанный с учётом условий
1 2 3 4
Экономический Деньги Зарплата, льготы, дивиденды, накопления При проведении испытаний на территории ЭКД-Земля нужды в деньгах не будет (например, зарплатный фонд накапливается и выплачивается после окончания эксперимента). Условия, созданные внутри, должны способствовать командной работе и взаимному сотрудничеству (каждый исследователь выполняет для своих коллег доверенное ему задание). Это и может являться фактором удовлетворения экономических потребностей
Регулятивный Функционирование организма человека Здоровье, климат, режим труда и отдыха, условия проживания, эмоциональное состояние В ЭКД-Земля планируется создать все условия для нормального функционирования организма, хорошего эмоционального состояния, здорового режима труда и отдыха. Комфортная среда проживания также заложена проектом. Перед проведением испытаний все кандидаты пройдут углублённое медицинское обследование. Для решения непредвиденных ситуаций (серьёзное заболевание испытателей и др.) будет организовано взаимодействие с внешним миром. Необходимо подобрать специалистов с функциями по обеспечению сохранения здоровья людей (физического и психического); регулированию процессов проживания и отдыха, а также физиологических потребностей (питание, сон, физическая нагрузка)
Самосохранительный Безопасность существования Криминальная обстановка в среде обитания, потеря источника доходов, заражение инфекцией Программа исследований, команда и условия пребывания в ЭКД-Земля должны исключать тревогу у людей о недостаточной безопасности. Боязнь остаться без поддержки извне и отсутствие возможности решения возникших проблем внутренними ресурсами компенсируются грамотным подбором специалистов, компетенции которых закрывают основные обязанности по жизнеобеспечению замкнутого пространства
Воспроизводственный Функционирование семьи и сексуальные отношения Рождение и воспитание детей, забота о близких, секс Группа испытателей будет находиться в замкнутом пространстве ограниченное количество времени. По этой причине потребность в организации семьи отсутствует; связь с близкими осуществляется посредством современных способов коммуникации. При длительных экспериментах возможно участие в исследовании целых семей
Окончание таблицы 2
1 2 3 4
Коммуникативный Общение и обмен информацией Отношения с родными, коллегами, друзьями; наличие теле-и радиопрограмм, печати Общение с родными, коллегами и друзьями, обмен информацией и доступ к ней будут налажены с помощью существующих средств связи. Необходимо также создать команду специалистов, которые станут не только коллегами, но и смогут общаться по интересам, поддерживать дружеские отношения
Когнитивный Познание чего-либо нового Образование, повышение квалификации, научные исследования, путешествия, приобщение к искусству Целью эксперимента является жизнеобеспечение замкнутого пространства и проведение научных исследований в различных сферах. Данная задача и понимание того, что происходящий эксперимент -это скачок в прогрессе как научных трудов, так и технологий, будут стимулом к удовлетворению когнитивных потребностей. Вместе с тем участники исследований изначально идут в проект, чтобы получить новые знания и умения
Самореализационный Высшие достижения индивида в различных областях Творчество, мастерство, первенство в чём-либо, авторитет, достижение смысла жизни Создание ЭКД-Земля и ЭКД подразумевает организацию обособленной территории со своей социальной структурой и общественными принципами, где каждый сможет найти своё место для самореализации, достижений смысла жизни, проявления творчества и мастерства. Сам проект -это завоевание новых высот в разных областях
Для определения количественного и качественного состава испытателей ЭКД-Земля предстоит связать функции для удовлетворения потребностей людей с необходимыми для этого их профессиональными навыками. Это позволит выявить минимально достаточное количество людских ресурсов для проведения комплекса исследований, максимально обеспечить работой испытателей, а также не допустит при недостаточном количестве персонала (из-за ограниченного пространства) перегрузки ЭКД-Земля технологическими процессами. Структурирование требуемых навыков специалистов ЭКД-Земля сбалансирует ограниченное количество испытателей, набор технологических процессов и пространство, задействованное под комплекс (рисунок 1).
Комплексно (для формирования команды) важно учитывать:
• план проведения испытаний (разрабатывается на этапе проектирования объекта перед определением состава испытателей);
• технические составляющие объекта - искусственные гидросфера, ветер, замкнутая система переработки отходов, полив растений, контроль качества воздуха, другие системы (определяются на этапе детального проектирования);
• инженерные системы, поддерживающие комфортную среду обитания, - температурно-влажностный режим; степень освещённости и её интенсивность отдельно для людей, животных и растений; отопление, вентиляция и другие средства и устройства (формируются на этапе детального проектирования);
• количественный и качественный состав растений, животных, насекомых, микроорганизмов, грибов и др. (обсуждается на этапе детального проектирования);
• другие составляющие (утверждаются как на этапе проектирования, так и в процессе предварительных испытаний в открытом режиме).
Потребности человека
Площадь и объём комплекса
Системы и эксперименты
Рисунок 1 - Зависимость факторов, обеспечивающих комфортное пребывание специалистов в ЭКД-Земля
Оптимальная плотность заселения ЭКД-Земля в большей степени зависит от возможности гарантировать людям питание, воду и воздух. Это напрямую влияет на число исследователей, что в свою очередь сказывается на объёме и скорости проводимых внутри экспериментов и количестве технологических процессов, которые необходимо автоматизировать. Перегрузка ЭКД-Земля системами и внутренними экспериментами способна привести к негативным последствиям (психологическим, моральным, физическим) для испытателей, что в итоге может неблагоприятно отразиться на конечном результате и исходе всего эксперимента.
На рисунке 2 даны факторы с основными показателями, влияющими на успешное завершение исследовательских задач в подобного рода объектах.
Взаимозависимость указанных факторов подчёркивает, что проектирование ЭКД-Земля как испытательного «полигона» замкнутой биосферы должно прежде всего исходить из достаточного количества специалистов, которые обеспечат изнутри работоспособное состояние объекта на неограниченно долгий период и в то же время сами будут иметь всё необходимое для здоровой жизни.
Укрупнённая последовательность метода подбора специалистов, отвечающих за функционирование Эко-КосмоДома на планете Земля, формулируется согласно данному алгоритму:
• в рамках предпроектной проработки определить габаритные параметры ЭКД-Земля (площадь и объём);
• создать функциональное зонирование (деление пространства и выстраивание всех инженерных систем, технических составляющих объекта, площадей под посадки, водные объекты, размещение животных внутри ЭКД-Земля
для организации работоспособности и эффективности сооружения и удовлетворения потребностей специалистов), основные планировочные решения объекта;
• рассчитать количественные составляющие базовых потребностей человека (еды, воды, воздуха), что позволит выявить максимально возможную численность при заданных площади и объёме сооружения;
• сформировать план проведения испытаний с распределением ответственности за каждым специалистом по всем пунктам исследований, а также контроля за инженерными системами и факторами, влияющими на удовлетворение потребностей людей внутри ЭКД-Земля;
• выявить слабое место (например, недостаточное количество пищи и, как следствие, ограниченное число испытателей) при несоответствии параметров (в частности, при нехватке специалистов для проведения исследований).
Так, при переизбытке задач персонал может не справиться с контролем за техническими составляющими объекта, не уделит должного внимания экспериментам из-за недостатка времени, потраченного на обеспечение себя самым необходимым для выживания. При перенаселении объекта заданной площади появятся вопросы, связанные с удобством местожительства, дефицитом воды, еды и воздуха. Неудовлетворение потребностей человека (плохие условия проживания; неблагоприятный климат; некомфортные условия работы; отсутствие прогресса, роста, определённых достижений; невозможность общения с родными) спровоцирует психологический дискомфорт и исчезновение желания участвовать в дальнейших исследованиях. Описанные проблемы являются лишь некоторыми примерами негативных результатов от несоблюдения баланса
Потребности человека
Системы и эксперименты
Площадь и объём комплекса
Экономические
Регулятивные
Самосохранительные
Воспроизводительные
Коммуникативные
Когнитивные
Самореализационные
Температурно-влажностный режим Искусственная гидросфера Освещённость и её интенсивность Переработка отходов Исследования Другое
Количество еды Количество воды Количество воздуха Размещение систем Благоприятные условия труда
Комфорт для человека
Рисунок 2 - Факторы с основными показателями, влияющими на обеспечение успешного завершения исследовательских задач проекта «ЭКД-Земля»
количества и качества задач и тех, кто их выполняет. Даже одна из рассматриваемых ситуаций может повлечь отрицательный исход всего эксперимента и в конечном счёте возвращение на начальные этапы реализации проекта;
• оптимизировать слабые места (например, улучшить способы производства или расширить площади, используемые для выращивания продуктов питания за счёт перекомпоновки функциональных зон или увеличения объекта);
• при достижении баланса всех требуемых параметров приступить к детальным проектным работам и последующей реализации проекта.
Выводы
и дальнейшие направления исследования
Определена зависимость трёх основных факторов при формировании состава исследователей: потребностей человека; систем и экспериментов; площади и объёма комплекса. Обозначена структура метода, которая при детальном проектировании объекта предоставит возможность грамотно подобрать специалистов различных направлений для достижения положительного результата в создании замкнутой биосферы ЭКД-Земля и поддержании его систем неограниченно долгий период времени.
Далее, на стадии комплексного детального проектирования, будет определён перечень профессиональных навыков специалистов ЭКД-Земля с описанием их необходимости и компоновкой по различным категориям (блокам). На основании проанализированных трудозатрат специалистов на те или иные задачи будут разработаны методические указания по формированию плана проведения исследований, что позволит максимально загрузить испытателей и обезопасить весь эксперимент от форс-мажорных обстоятельств, связанных с нехваткой временных ресурсов на решение поставленных вопросов.
Литература
1. Доклад Научно-технического подкомитета о работе его пятьдесят пятой сессии, проведённой в Вене 29 января - 9 февраля 2018 года [Электронный ресурс]. -2018. - Режим доступа: https://conferences.unite.un.org/ dcpms2/api/finaldocuments?Language=ru&Symbol=A/ АС.105/1167. - Дата доступа: 19.07.2020.
2. Повестка дня «Космос-2030» и глобальное управление космической деятельностью. Записка Секретариата [Электронный ресурс] - 2018. - Режим доступа: https:// www.unoosa.org/oosa/oosadoc/data/documents/2018/ aac.105/aac.1051166_0.html. - Дата доступа: 19.07.2020.
3. Кричевский, С.В. «Космический» человек: идеи, технологии, проекты, опыт, перспективы / С.В. Кричевский // Воздушно-космическая сфера. - 2020. - № 1 (102). - С. 26-35.
4. Циолковский, К.Э. Вне Земли / К.Э. Циолковский. -Калуга: Калужское общество изучения природы местного края, 1920. - 118 с.
5. Юницкий, АЭ. Струнные транспортные системы: на Земле и в Космосе: науч. издание /А.Э. Юницкий. - Силакрогс: ПНБ принт, 2019. - 576 с.: ил.
6. Газизуллин, Н.Ф. Освоение космоса и модернизация экономики/Н.Ф. Газизуллин, О.А. Грунин, СО. Царёва// Проблемы современной экономики. - 2011. - № 2 (38). -С. 8-11.
7. Павлов, А.Е. Вклад красноярских биофизиков в изучение космоса /А.Е. Павлов, А.П. Дворецкая, А.А. Терскова // Проблемы социально-экономического развития Сибири. -2020. - № 1. - С. 140-147.
8. Сильвестров, С.Н. Конфликт между эволюцией биосферы и эволюцией человеческой цивилизации / С.Н. Сильвестров // Мир новой экономики. - 2013. -№ 3-4. - С. 6-10.
9. Морозов, С.Д. Из истории создания искусственных экосистем / С.Д. Морозов, Ю.Л. Ткаченко // Общество: философия, история, культура. - 2017. - № 6. - С. 88-92.
10. Григорьев, А.И. «Марс-500»: предварительные итоги / А.И. Григорьев, Б.В. Моруков // Наука в России. - 2012. -№ 3. - С. 4-11.
11. Павельцев, П. «Юэгун-1» - наследник проекта БИОС- 3 / П. Павельцев // Новости космонавтики. - 2014. - № 7. -С. 63-65.
12. Майлс, Т Пирамида эффективности: от разрозненных техник к цельной системе / Т Майлс. - М.: МИФ, 2014. - 240 с.
13. Мулик, А.Б. Разработка и определение эффективности метода качественной и количественной оценки потребностей человека / А.Б. Мулик [и др.]//Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. - 2010. - № 4. - С. 52-61.
14. Бойченко, И.С. Социальные и психофизиологические аспекты организации внутренней среды в бомбоубежищах большой вместимости / И.С. Бойченко // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. - 2016. - № 2. - С. 144-148.
15. Пучков, М.В. Университетский кампус. Принципы создания пространства современных университетских комплексов /М.В. Пучков //Вестник ТГАСУ. - 2011. - № 3. -С. 79-88.
