Машина должна контролироваться и управляться человеком и заменять его там, где ее работа эффективней. В этом случае система управления космическим кораблем становится гораздо надежней.
По расчетам зарубежных ученых, надежность автоматической системы, предназначенной для облета Луны и возвращения на Землю, составляет 22 процента. При участии человека она равняется 70. Если же человеку будет предоставлена возможность устранять неполадки в системах корабля, надежность возрастет до 93 процентов.
С помощью автоматических средств человек легче, чем автоматы без него, выведет корабль на заданную орбиту, точнее скорректирует траекторию полета к той или другой планете и выберет наиболее подходящий участок для посадки на небесное тело. Следовательно, труд космонавта — это разновидность операторского труда на высокоавтоматизированной технике. Но наиболее рациональное сопряжение человека в единую систему «человек — космический корабль» может быть достигнуто только в том случае, если уже при проектировании космических кораблей будут учитываться психо-физиологические возможности человека и технические характеристики автоматов.
Роль людей в управлении различными агрегатами изучает инженерная психология, рассматривающая оператора как одно из звеньев системы «человек — машина». Что же это за система?
Чем бы человек ни управлял — электростанцией, космическим кораблем или поездом, — в его деятельности обнаруживается ряд общих черт.
До появления машин он оценивал результаты своих действий непосредственно. Изготавливая каменный топор или лодку, первобытный житель видел, правильно ли он работает, и, если надо, по ходу дела вносил соответствующую поправку в свой труд. Да и сейчас велосипедист, например, получает непрерывную и непосредственную информацию об обстановке на дороге и моментально чувствует воздействие своих мышечных усилий на педали и руль.
Иное дело при дистанционном управлении. Здесь все изменения фиксируют те или иные датчики, которые передают сообщения приборам. С показаниями приборов и имеет дело человек. Он расшифровывает (декодирует) их, принимает решение и выполняет соответствующее действие, которое может быть либо очень простым (нажатие кнопки), либо сложным. Так или иначе, от человека идет управляющий сигнал, который преобразуется и поступает к объекту, изменяя его состояние. Это новое состояние объекта, в свою очередь, изменяет показания приборов, которые позволяют узнать о результатах деятельности оператора.
Таким образом, в замкнутой системе регулирования человек, связанный прямыми и обратными связями с управляемым объектом, выступает в роли регулятора — наиболее ответственного звена системы.
Развитие автоматики все более отдаляет человека от управляемых объектов, он уже не может контролировать их непосредственно. Между его органами чувств и объектом управления «вклинивается» целый набор технических устройств, передающих информацию, которая при этом обычно оказывается закодированной, то есть требует дешифровки. Обратное воздействие оператора — тоже не прямое, а осуществляется через промежуточные ступени.
Складывается любопытная ситуация. С одной стороны, труд человека облегчается: многие сложные функции передаются машине, и благодаря этому расширяется круг задач, которые способна решать система. С другой стороны, чем больше машин участвует в управлении и чем сложнее их функции, тем настоятельней становится необходимость интегрировать их работу. Иными словами, относительная роль человека в системах управления возрастает, делается более ответственной.
Как было сказано, оператор узнает о многих процессах через приборы. Но уже при снятии показаний приборов его ожидают немалые трудности.
В обычных условиях летчик отчетливо видит различные объекты на земной поверхности, и это помогает ему строить режим полета. Он может даже отклониться от курса, изменить высоту, не подвергая себя опасности, так как перед его глазами, во-первых, приборы, а во-вторых, зрительно воспринимаемые ориентиры (железнодорожное полотно, река, телевизионная башня и т. д.).
Положение меняется, когда подобных ориентиров нет. О местоположении в пространстве приходится судить не по непосредственным впечатлениям, а только по приборам, которые как бы «вклиниваются» между органами чувств и окружающим миром.
Главная трудность здесь — дешифровка сигналов, раскрытие их смыслового значения в каждой конкретной ситуации. Но этого мало. Человек должен не только быстро «считывать», то есть правильно определять показания приборов, но и быстро (иногда — почти молниеносно) эти данные обобщать, мысленно представляя взаимосвязь между показаниями приборов и реальной обстановкой. Летчик обязан, кроме того, помнить, где находился самолет незадолго до этого, а также предвидеть его местоположение в ближайшем будущем, то есть он должен обладать хорошей оперативной памятью.
В орбитальных полетах космонавты могли через иллюминаторы наблюдать за поверхностью Земли и определять, над какими районами они находятся. Даже если ориентация велась только по приборам, все равно космонавты проецировали корабль на поверхность нашей планеты, пользуясь прибором «Глобус» или картой. Определив свое положение по долготе и широте, они всегда могли представить себе, что это за место: пустыня, горы, море или тайга. Иными словами, связь с земными ориентирами сохранялась. Ход мыслей был примерно таков: «10 минут назад я находился над Северной Африкой. Сейчас пролетаю над Черным морем, а еще через 10 минут буду над Уральскими горами».
Полеты к другим планетам потребуют иной, более сложной траектории. Это будет полуэллиптическая кривая, которая свяжет два пункта, не находящиеся в относительном покое, как это имеет место при передвижении по поверхности земли, а движущиеся в космическом пространстве с различной скоростью по отношению друг к другу. А значит, навигация космических кораблей станет осуществляться совершенно в другой системе координат. Она может быть эклиптической, экваториальной, горизонтальной, геоцентрической, гелиоцентрической, галактической и т. д. В любой из этих систем Земля останется планетой отправления и прибытия. Местоположение же корабля начнут определять по звездам, которые изберут в качестве «опорных» в той или иной системе координат.
Межпланетный корабль будет мчаться с космической скоростью, но она слишком ничтожна по сравнению с необьятными просторами вселенной, так что звездное небо покажется застывшим и неподвижным, и органы чувств человека не смогут уловить движения корабля. Космонавтам придется определять траекторию полета, измеряя углы «опорных» небесных светил с помощью оптических систем, вводить полученные данные в счетно-решающую машину, которая и определит местоположение корабля в избранной системе координат. Но спроецировать его на земную поверхность человек уже не сможет — ему останется представить себе лишь какую-то «абстрактную точку» в пространстве, которую заранее нельзя разглядеть ни в один телескоп.
Получить необходимые сведения об окружающем мире, как мы видели, оказывается, не так просто. Еще большие трудности подстерегают пилота, когда он быстро должен перейти от ориентировки по приборам к непосредственному наблюдению. Тут ему начинает мешать не столько недостаток информации, сколько ее избыток. Из-за этого не раз при полетах в сложных метеорологических условиях у летчиков наблюдались нарушения высшей нервной деятельности, возникало невротическое состояние.
Выполнив задание на высоте 6 тысяч метров, 33-летний летчик Л. вернулся в зону аэродрома и начал пробивать облачность по системе слепой посадки. Самолет успешно преодолел облачную завесу, но затем вдруг взмыл вверх, в облака, после чего опять снизился и, наконец, совершил нормальную посадку. «Что случилось? — спросил его командир. — Почему было нарушено полетное задание?» Побледневший, явно подавленный летчик признался: «Как будто прервались мысли… ничего не помню… как будто потерял сознание, хотя этого и не было». К счастью, подобное состояние оказалось кратковременным, и пилот сумел довести машину до земли. Но все же оно не прошло бесследно: в госпитале он жаловался на плохой сон, был раздражительным, очень болезненно переживал всякие разговоры о случившемся. Однако никакого органического заболевания врачи не обнаружили. И они пришли к выводу, что невротический срыв высшей нервной деятельности возник в связи с тем, что к ограниченному приборами потоку информации присоединилась «избыточная» информация от наземных объектов. Летчик должен был теперь не только правильно определять показания приборов, но и быстро синтезировать новую информацию с полученной ранее в единый образ. А это требует высокой тренированности и самообладания.