Forskare från Northwestern University utvecklar en prediktiv modell för att hjälpa NASA att förutse konflikter och kommunikationsavbrott bland besättningsmedlemmar och avvärja problem som kan göra eller bryta uppdraget till Mars.

NASA har formaliserat planerna på att skicka en bemannad rymdfarkost till Mars, en resa som kan innebära 250 miljoner mils resor. Bland de världsomspännande team av forskare som sliter över resans inneboende fysiologiska, tekniska och sociala hinder, Northwestern professorerna Noshir Contractor och Leslie DeChurch, och deras medarbetare, planerar en ny kurs med en serie projekt fokuserade på insikterna från vetenskapen om team och nätverk.

I en flerfasstudie utförd i två analoga miljöer – HERA i Johnson Space Center i Houston och SIRIUS-uppdraget i NEK-analogen som ligger i Institute for Bio-Medical Problems (IBMP) i Ryssland – studerar forskare beteendet hos analoga astronautbesättningar på skenuppdrag, komplett med isolering, sömnbrist, specialdesignade uppgifter och uppdragskontroll, som efterliknar verkliga rymdresor med fördröjd kommunikation.

Målet är tredelat:att fastställa effekterna av isolering och instängdhet på teamets funktion, att identifiera metoder för att förbättra teamets prestation, och att utveckla en prediktiv modell som NASA kan använda för att sätta ihop det ideala teamet och identifiera potentiella problem med redan sammansatta team före och under uppdraget.

Contractor och DeChurch diskuterade sina senaste rön och nästa steg vid en 10-tiden EST, Pressbriefing den 17 februari vid American Association for the Advancement of Science (AAAS) årsmöte i Washington, D.C.

"Det är som astronauten Scott Kelly säger, 'Lagarbete får drömmen att fungera, ", sa entreprenören, Jane S. och William J. White professor i beteendevetenskap vid McCormick School of Engineering, School of Communication och Kellogg School of Management.

Även för en astronaut, de psykologiska kraven på denna Marsresa kommer att vara exceptionella. Rymdfarkosten kommer att vara liten, ungefär lika stor som en studiolägenhet, och resan tur och retur kommer att ta nästan tre år.

"Astronauter är supermänniskor. De är människor som är otroligt fysiskt vältränade och extremt smarta, sa DeChurch, professor i kommunikation och psykologi vid Northwestern. "Vi tar ett redan toppmodernt val av besättningssystem och gör det ännu bättre genom att hitta värdena, egenskaper och andra egenskaper som gör det möjligt för NASA att sammansätta besättningar som kommer överens."

Kommunikationsförseningar med världsomspännande uppdragskontroller kommer att överstiga 20-minutersgränsen. I det avseendet, Mars-uppdraget kommer att vara som inget uppdrag som har kommit tidigare.

"Många av de tidigare ansträngningarna att försöka skapa modeller för att simulera framtiden har stött på kritik eftersom folk har sagt att det inte riktigt är grundat på bra data, " Entreprenör sa. "Vad vi har här är oöverträffad bra data. Vi pratar inte om intuition och expertsyn, denna modell är baserad på verkliga data."

Forskarna i Northwestern har samlat in data från Human Experimentation Research Analog (HERA) vid Houstons Johnson Space Center. HERAs kapselsimulator rymmer astronauter i upp till 45 dagar; en skenuppdragskontroll utanför kapseln förstärker realismen med ljudeffekter, vibrationer och kommunikationsförseningar.

De på insidan genomgår sömnbrist och försöker utföra uppgifter. Forskarna samlar in mätvärden från ögonblick till ögonblick om individuell prestation, stämningar, psykosocial anpassning med mera.

Teamen DeChurch och Contractor har studerat upplevt nedsatt förmåga att tänka kreativt och att lösa problem, enligt resultat från de första åtta analoga rymdbesättningarna, och kan framgångsrikt slutföra uppgifter mellan 20 och 60 procent av tiden.

"Kreativt tänkande och problemlösning är just de saker som verkligen kommer att ha betydelse på ett Mars-uppdrag, " DeChurch sa. "Vi behöver besättningen för att få rätt svar 100 procent av tiden."

Nästa fas av forskningen, började precis i fredags, 15 februari, innebär att använda modellen för att förutsäga haverier och problem som ett nytt HERA-team kommer att uppleva och göra ändringar i "vem som arbetar med vem, på vad, när, ", sa Contractor. "Vi kommer att köra vår modell för att se hur vi kan knuffa teamet in på en mer positiv väg och göra dem mer framgångsrika."

Forskarna utökar också experimentet till SIRIUS-analogen i Moskva, var, börjar den 15 mars, fyra ryssar och två amerikaner, kommer att genomföra ett 120-dagars fiktivt uppdrag runt månen, och inklusive en månlandningsoperation.

Contractor och DeChurch är mitt uppe i fyra NASA-finansierade projekt som utforskar teamdynamik och kompatibilitet som förberedelse för Mars-resan.

Deras NASA-studier tar upp olika aspekter av besättningens utmaningar:

• Sannolikheten att besättningen och dess supportteam på jorden kommer att ha bra kemi och hanteringsmekanismer; hur man förutsäger möjliga resultat för besättningskompatibilitet
• Arbetsdesign; strukturera arbetsflödet så att astronauter bättre kan hantera övergångar från solo- till teamuppgifter
• Identifiera och bygga gemensamma mentala modeller, varvid ett team av varierande specialister kan hitta tillräckligt med gemensam grund för att effektivt utföra sina uppgifter men inte så mycket att de engagerar sig i "grupptänkande" eller bildar allianser.

Entreprenör, en ledande expert inom nätverksanalys och beräkningssamhällsvetenskap, leder Northwesterns forskningsgrupp Science of Networks in Communities (SONIC). DeChurch, en ledande expert inom lagarbete och ledarskap som leder Northwesterns avancerade team, Ledare, and Systems (ATLAS) lab, fokuserar på teamprestationer; psykologi, sociala interaktioner, och hur multiteam-system fungerar bäst.

"Våra kompletterande styrkor har varit en vinnande kombination för att tackla de stora tvärvetenskapliga frågorna, sa DeChurch.