Мікрофони в черевиках допоможуть космонавтам не спіткнутися на Марсі

Неможливість чути звук власних кроків або їх приглушеність, очевидно, погіршує проприорєцепцію - відчуття положення частин свого тіла відносно один одного і в просторі - і це може призводити до збільшення ризиків падінь і спотикань. До такого висновку прийшли вчені, коли виявили, що при приглушених звуках людина, яка йде на місці і з заплющеними очима, йде від початкової точки на 14 сантиметрів далі, ніж ті люди, які роблять те ж саме, але чують все як зазвичай. Автори препринту на arXiv.org, вважають що це може вплинути на майбутні пілотовані міжпланетні місії: космонавти будуть спотикатися і падати через те, що скафандр сильно приглушає звуки навколишнього середовища, і в тому числі звук кроків. Дослідники пропонують це врахувати при проектуванні скафандрів, наприклад, оснастити черевики космонавтів мікрофоном.


Скафандри космонавтів помітно знижують спритність рухів, а також змінюють або обмежують роботу органів почуттів. Космонавту в скафандрі складніше вистачати предмети, діапазон його дій звужений, у нього знижені проприорецепторні функції - це відчуття положення частин свого тіла щодо один одного і в просторі, вони допомагають людині здійснювати точні і скоординовані рухи. Крім того, людина в скафандрі інакше, а в чомусь більш обмежено, бачить і чує те, що відбувається навколо. Все це може вплинути на безпеку місії і збільшити, наприклад, ризик падіння космонавта. Зокрема, під час висадок на Місяць в ході космічної програми «Аполлон» астронавти впали 27 разів і 21 раз спіткнулися, в тому числі причиною тому була і конструкція скафандра.


З моменту останньої місії на Місяць минуло 50 років, і за цей час вчені змогли визначити недоліки і помітно поліпшити конструкцію скафандрів. Наприклад, було виявлено, що вона не повторює механіку руху гомілковостопного суглоба і не забезпечує необхідний контакт між стопою і черевиком. Такі проблеми можуть зробити вихід у відкритий космос важким завданням для космонавтів через контактні та втомлені травми. Це і не тільки вчені і конструктори врахували при створенні нових костюмів, наприклад, таких, які NASA планують використовувати під час польотів на Місяць і Марс. Тим не менш, як і раніше людина в скафандрі звуки чує дуже приглушеними, поле його зору обмежене - космонавт ледь бачить власні ноги, у нього знижені проприоріпка і спритність.

Інформація від органів почуттів, наприклад, звуки, які багато що повідомляють нам про зовнішні об'єкти, їх рух і наше власне тіло, дуже важливі для нашої взаємодії з навколишньою обстановкою. Звук наших кроків допомагає зрозуміти, на якій відстані знаходиться об'єкт і якого він розміру, куди рухається, до нас або від нас, а також який під нашими ногами ґрунт (піщаний, твердий, в'язкий, неоднорідний, скелястий тощо). Відповідно, зміна характеру цих звуків відображається на всіх наших реакціях. І дослідження доводять це: сучасні технології можуть змінювати і передавати користувачеві звуки, пов'язані з тілом, в режимі реального часу і таким чином впливати на сприйняття власного тіла та інші перцептивні процеси, а також на думки та емоції людини. Однак досі невідомо, як підвищення звукової проникності скафандра позначиться на проприорецепторних функціях космонавтів, у тому числі в плані ризику впасти або спіткнутися.

Хосе Беренгерес (Jose Berengueres) з Університету Об'єднаних Арабських Еміратів і його колеги оцінили, як і наскільки відхиляється робота вестибулярного апарату в умовах приглушення звуків і без нього. Для цього вчені провели дослідження за участю 14 дорослих людей, які не мали жодних патологій у роботі вестибулярної системи. Реального скафандра у дослідників не було, тому приглушення звуку всередині скафандра імітували за допомогою білого шуму. Чому автори визнали такі умови схожими з умовами всередині скафандра, вони не уточнюють.

Під час експерименту учасники виконували крокову пробу Фукуди - Унтербергера: вони робили на місці 50 кроків із заплющеними очима і витягнутими вперед руками, в одному випадку на них були навушники, що видають білий шум, в іншому - ні. При виконанні проби оцінювалося відхилення від початкового місця розташування і поворот тіла навколо своєї осі (при патології відзначається відхилення більш, ніж на один метр, і поворот більш, ніж на 45 градусів).

Виявилося, що при використанні звукової ізоляції відстань зміщення від початкової точки була на 14,5 сантиметрів більше, ніж відстань зміщення в контрольних умовах. Іншими словами, люди, які погано чули звуки навколишнього світу, і в тому числі своїх кроків, виконуючи крокову пробу, йшли далі, ніж ті, хто чув все як зазвичай.

Ці результати показують, що приглушеність звуків зовнішнього середовища, ймовірно, може призводити до порушень проприорєцепції і збільшення ризику падінь і спотикань. На основі цього автори припускають, що збільшення звукової проникності скафандра знизить ці порушення і ризики. Але вчені відзначають, що зробити костюм більш проникливим для звуків, наприклад, на Марсі, не просте завдання. Для передачі звуків на Марсі сигнал повинен бути багаторазово посилений, тому що звуки, які ми на Землі чуємо з інтенсивністю, скажімо, рівної одиниці, на Марсі будуть чутні з інтенсивністю в 85 разів нижче. Однак, якщо розташувати мікрофон біля ґрунту, тобто на черевиках, а не на шоломі, то буде потрібно менше посилення. Іншими словами, на основі отриманих результатів автори припустили, що космонавти під час місії на Марс будуть менше падати і спотикатися, якщо зможуть чути свої кроки, наприклад, за допомогою черевиків, оснащених мікрофоном.


А деякий час тому, також для того, щоб знизити ризик падінь і спотикань космонавтів, вчені оснастили їх черевики датчиками відстані. І при виникненні перешкод перед мисом черевика підошва починала вібрувати, і таким чином космонавт знав про перешкоду до того, як його нога натрапила на нього.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND