Взаємодія астронавтів із роботами та автономними системами
Український психологічний ХАБ · Опубліковано 17 жовтня 2026 року · Редакційна політика
Взаємодія астронавтів із роботами та автономними системами — це спільна робота членів космічного екіпажу з технічними засобами, які сприймають середовище, виконують команди, допомагають ухвалювати операційні рішення або самостійно здійснюють обмежені дії. Її психологічна основа охоплює довіру до надійності системи, розуміння її можливостей, розподіл уваги, контроль помилок, координацію дій та відповідальність за результат. Для космічної місії важливо визначити, яку роботу людина доручає роботу, коли перевіряє його дії та як безпечно повертає керування собі. NASA розглядає недостатню підтримку роботи екіпажу технічними системами як окремий ризик космічних місій.
Практична відмінність космічної робототехніки полягає в середовищі: на орбітальній станції робот може вільно переміщуватися біля екіпажу; під час виходу у відкритий космос механізм працює поруч із людиною в скафандрі; на поверхні Місяця або Марса робот може виконувати завдання на відстані, а затримка зв’язку змінює можливості дистанційного керування. Наявні випробування підтверджують окремі технічні функції, тоді як психологічні наслідки тривалого партнерства людини й автономних систем у майбутніх експедиціях залишаються предметом дослідження. NASA Astrobee та ESA Surface Avatar надають два різні приклади такого співробітництва.
Що означає взаємодія людини й робота у космосі
Космічний робот — фізична технічна система, яка має виконавчі механізми, сенсори й алгоритми керування. Автономна система може бути як роботом, так і програмним компонентом космічного апарата. Тому поняття взаємодії астронавта з автономними системами ширше за спільну роботу з людиноподібними машинами. Розмовний інтерфейс, автоматичне планування маршруту, дистанційно керований маніпулятор і рухомий робот із власною навігацією створюють різні психологічні завдання. Класифікація рівнів автоматизації Parasuraman, Sheridan і Wickens допомагає розрізняти автоматизацію отримання інформації, аналізу, вибору дії та її виконання.
У взаємодії можуть чергуватися чотири режими. При безпосередньому керуванні астронавт визначає рухи робота. При керуванні наглядом людина задає мету, стежить за виконанням і втручається за потреби. За розподіленої автономності людина й система послідовно передають одне одному окремі підзавдання. За автономного виконання робот діє в заздалегідь визначених межах, повідомляє свій стан і передбачає процедури відновлення контролю. Ця схема є аналітичним описом режимів, а не універсальною класифікацією всіх космічних апаратів; конкретні режими визначаються конструкцією і правилами місії. Огляд NASA щодо системної інтеграції людини та автоматизації.
З погляду психології екіпаж залишається суб’єктом планування і відповідальності, але його робоче середовище змінюється. Робот додає власний темп дій, сигнали, обмеження сенсорів і можливі відмови. Щоб ця діяльність була узгодженою, член екіпажу повинен сформувати робочу модель того, що робот бачить, знає, може зробити і що він насправді робить у поточний момент. Огляд Hopko, Wang і Mehta (2022) виокремлює довіру, когнітивне навантаження і тривожність серед найчастіше досліджуваних людських чинників спільної роботи з роботами.
Основні завдання роботів під час космічних місій
Роботи всередині орбітального комплексу
На Міжнародній космічній станції система Astrobee стала платформою для випробувань вільнолітальних роботів. Вони переміщуються за допомогою вентиляторів, використовують камери й датчики, можуть виконувати заплановані маршрути або працювати під дистанційним керуванням. Серед досліджуваних застосувань — знімання приміщень, інвентаризація, спостереження за обладнанням і допомога в дослідженнях. Офіційний огляд NASA про Astrobee та технічний звіт про п’ять років експлуатації підтверджують реальні орбітальні випробування, але не означають, що кожне передбачене застосування вже є повсякденною штатною практикою.
Спільний простір потребує передбачуваної траєкторії робота, зрозумілих сигналів про намір рухатися, процедури зупинення та узгодження з поточними завданнями екіпажу. Навіть невеликий апарат може відволікати, якщо людина постійно відстежує його положення або не розуміє, чому він змінив маршрут. Саме тому технічні випробування навігації необхідно доповнювати вимірюванням робочого навантаження й спостереженням за тим, як оператор користується системою. Hopko та співавтори, 2022.
Маніпулятори й допомога під час позакорабельної діяльності
Роботизовані маніпулятори можуть підтримувати переміщення вантажів, установлення обладнання та обслуговування зовнішніх конструкцій. Психологічне завдання астронавта тут пов’язане з узгодженням просторової картини, темпу механічних дій та безпечного розподілу ролей. Система може зменшувати фізичну участь людини в окремих операціях, проте створює потребу перевіряти власне положення, стан захвату, обмеження робочої зони і сигнали зворотного зв’язку. Це застосування загальних принципів ергономіки до космічної діяльності, а не висновок про доведене зниження аварійності. NASA Technology Roadmaps: Robotics and Autonomous Systems.
Роботи на поверхні планет і супутників
Поверхневий робот може оглядати місцевість, перевозити прилади, виконувати дослідження та готувати робочі місця. Астронавт може керувати ним безпосередньо, задавати окремі цілі або наглядати за групою роботів. Підхід ESA Surface Avatar перевіряє саме спільну роботу: людина на орбіті обирає завдання для кількох роботів на Землі та за потреби переходить до точного ручного керування. Під час випробування 2023 року астронавт Френк Рубіо працював з роботизованою групою в наземному імітаційному середовищі; це було реальне керування з орбіти, але роботи діяли на Землі, а не на Місяці. ESA, 2023.
Психологічні механізми співпраці
Довіра має відповідати реальній надійності
Довіра до робота — очікування людини, що система виконуватиме визначену функцію належним чином за конкретних умов. Висока довіра може бути обґрунтованою щодо добре перевіреного завдання й хибною щодо непередбаченої ситуації. Низька довіра здатна спричиняти зайве дублювання перевірок або відмову від корисної автоматизації. У дослідженнях взаємодії людини з автоматизацією важливим є калібрування довіри — узгодження ступеня покладання на систему з її фактичною компетентністю та обмеженнями. Lee і See, 2004; Hoff і Bashir, 2015.
Метааналіз Hancock та співавторів (2011) пов’язав довіру з характеристиками самого робота, зокрема з його виконанням завдань. Пізніший метааналіз Schaefer та співавторів (2016) охопив ширший спектр автоматизації. Ці результати сформовано переважно поза космічним польотом. Вони підтримують проєктування інтерфейсів і навчання, але не дають підстав приписувати космічним екіпажам ті самі величини ефекту або стверджувати, що довіра сама собою гарантує безпечну місію.
Практично астронавтові потрібні відомості про поточний режим, якість сенсорних даних, рівень упевненості в розпізнаванні, межі дозволеної дії та відмови. У разі незрозумілого результату слід мати змогу простежити, яка команда була виконана і на підставі яких вхідних даних. Такі рішення підтримують обґрунтовану довіру, але їхню ефективність потрібно перевіряти на конкретному обладнанні та сценаріях місії. Lee і See, 2004.
Ситуаційна обізнаність і втрата контролю
Ситуаційна обізнаність охоплює розуміння поточного стану середовища, дій команди та очікуваних найближчих змін. Коли робот діє автономно, астронавт може витрачати менше часу на окремі рухи, але більше — на розуміння прихованого стану системи. Небезпечно, якщо на екрані видно лише повідомлення «завдання виконується» без даних про фактичний прогрес, перешкоди чи зміну режиму. Parasuraman, Sheridan і Wickens, 2000 описують різні типи автоматизації та їхні наслідки для діяльності оператора.
Після тривалого автоматичного виконання завдань людині може бути складніше швидко відновити картину подій, коли виникає виняткова ситуація. Для космічної операції важливі журнали дій, чіткі попередження, можливість відтворити ланцюг команд та тренування повернення до ручного режиму. Це обґрунтований напрям проєктування; реальну результативність конкретного способу індикації слід вимірювати окремо. NASA: ризик роботи без постійної підтримки Землі.
Розумове навантаження та увага
Робот може зняти частину повторюваних дій, але не кожна автоматизація зменшує розумове навантаження. Якщо астронавт має перевіряти кілька потоків телеметрії, погоджувати команди і постійно очікувати відмову, новий інструмент може збільшити навантаження на увагу. Вплив залежить від складності завдання, інтерфейсу, ступеня передбачуваності та досвіду оператора. Систематичний огляд Hopko, Wang і Mehta показує, що дослідження спільної роботи з роботами часто вимірюють суб’єктивно оцінені стани, а взаємодії між характеристиками людини та робота вивчені нерівномірно.
Для тривалих польотів мають значення сон і відпочинок екіпажу, розклад робіт, передача зміни та можливість неодноразово виконувати складне завдання без перевантаження. Робототехнічне рішення має оцінюватися не лише за швидкістю роботи механізму, а й за кількістю втручань, помилкових тривог, переривань основної діяльності та суб’єктивною трудністю. NASA Human Research Program.
Просторове сприйняття та зворотний зв’язок
Віддалений оператор бачить світ через камери, схеми й показники сенсорів. Двовимірне зображення може приховувати глибину, опір матеріалу або точну взаємну орієнтацію інструментів. Тактильний зворотний зв’язок допомагає відчути силу контакту, однак працює за вимог до затримки сигналу та якості системи. У досліді ESA Interact 2015 року астронавт Андреас Моґенсен керував із МКС роботом на Землі та виконав завдання точного встановлення елемента із силовим зворотним зв’язком. ESA: Interact.
Цей експеримент довів здійсненність конкретної технологічної операції за наявного каналу зв’язку та підготовлених умов. Він не доводить, що така сама схема керування буде придатна для всіх завдань на Марсі або під час значно більшої затримки сигналу. Зі збільшенням відстані важливішими стають планування підзавдань і локальна автономність робота. ESA METERON.
Розподіл ролей між астронавтом, роботом і наземною командою
Для безпечної роботи потрібно заздалегідь визначати, хто встановлює мету, хто затверджує маршрут, хто спостерігає за виконанням, хто може зупинити операцію і хто відповідає за відновлення після помилки. На МКС частина функцій підтримується наземними диспетчерами, але для далеких місій зростає значення локального планування. NASA прямо пов’язує роботу екіпажу на великій відстані від Землі з ризиком недостатньої підтримки автономних операцій. NASA EIHSO Risk.
Розподіл завдань доцільно будувати навколо можливостей конкретної системи. Робот може краще виконувати повторюваний маршрут за відомою картою, людина може краще переосмислити мету в незвичайному контексті, а наземні спеціалісти можуть допомогти з діагностикою, коли час і зв’язок дозволяють. Така модель потребує перевірки в тренажерах, процедурної підготовки і ясних правил ескалації, а не абстрактної оцінки «розумності» робота. Загальну психологію відповідальності та роботи без оперативної наземної підтримки розкриває стаття «Психологія автономних екіпажів: ухвалення рішень і взаємодія».
Що відбувається, коли робот помиляється
Типова ситуація починається з розбіжності між запланованою і фактичною дією: робот не знаходить орієнтир, втрачає локалізацію або повідомляє про завершення, хоча операція потребує додаткової перевірки. Астронавт має розпізнати відхилення, встановити актуальний стан і вибрати дозволений сценарій: продовжити спостереження, повторити обмежену дію, передати команду операторові чи безпечно зупинити роботу. У технічному описі Astrobee названо навігаційну стійкість, втрату локалізації та способи відновлення як реальні інженерні питання.
Найкраще тренування включає не тільки штатну демонстрацію, а й неочікувану поведінку, помилкові повідомлення, втрату сигналу, несумісні команди та необхідність чітко пояснити іншому членові екіпажу стан робота. Позитивний ефект такого підходу логічно випливає з принципів людиноцентричного проєктування, але кількісні висновки щодо безпеки конкретної місії потребують спеціальних польових або експериментальних даних. NASA Robotics Roadmap.
Робот як учасник командного робочого процесу
Космічний екіпаж — невелика взаємозалежна професійна група. Робот змінює порядок спільної діяльності: одному астронавтові потрібно підготувати інструмент, іншому — перевірити результати, а командирові — погодити роботизовану операцію із загальним графіком. Якщо автоматизація передає повідомлення лише одному операторові, решта учасників може втратити спільне розуміння стану робіт. Звідси випливає потреба у спільно доступних журналах дій, узгоджених сигналах і коротких повідомленнях під час передачі керування. NASA: ризики недостатньої командної координації.
Варто відокремлювати відчуття співпраці з технікою від доказів особистісних властивостей робота. Людина може звертатися до голосового помічника як до співрозмовника, приписувати йому наміри або відчувати прихильність до звичного інтерфейсу. Такі реакції є психологічними явищами користувача. Вони не встановлюють, що робот має почуття або свідомість. Імовірні соціальні наслідки тривалої взаємодії в ізоляції необхідно вивчати окремо. Lee і See, 2004; DLR CIMON-2.
Детальніше людські взаємини, командні конфлікти та згуртованість викладені у статті «Командна динаміка космічного екіпажу». На цій сторінці предметом залишається конкретне операційне партнерство астронавта й робота.
Космічні приклади: що вже перевірено
Astrobee: робот поруч з екіпажем
Програма Astrobee на МКС продемонструвала рух у мікрогравітації, автономну навігацію, дистанційне керування та використання роботів як дослідницької платформи. У 2022 році NASA повідомило про одночасне автономне виконання окремих завдань двома Astrobee в різних модулях станції. Досвід є доказом працездатності конкретних технологічних рішень на орбіті, але не безпосереднім доказом довготривалого психологічного покращення стану екіпажу. NASA Astrobee; NASA Technical Reports Server, 2024.
Interact і METERON: людина керує роботами здалеку
Експерименти ESA METERON і Interact перевіряли комунікаційні канали, дистанційне керування, візуальне і тактильне сприйняття в операціях із роботами на Землі з орбітального комплексу. Вони особливо цінні як випробування реального людського керування в космічному середовищі. Водночас наземний робот і контрольоване технічне завдання не еквівалентні роботизованій роботі на незнайомій поверхні іншої планети. ESA METERON.
Surface Avatar: один оператор і команда роботів
У програмі Surface Avatar випробовують інтерфейс, завдяки якому астронавт на МКС може доручати різні дії кільком наземним роботам, контролювати перебіг та втручатися в точні операції. ESA описувала випробування за участю Френка Рубіо у 2023 році та Маркуса Вандта у 2024 році. Ці матеріали документують реальні демонстрації, але самі собою не є метааналізом психологічних переваг багатороботної взаємодії. ESA, 2023; ESA, 2024.
CIMON: голосовий помічник і межі соціальної взаємодії
CIMON і CIMON-2 — експериментальні системи взаємодії людини з мовним та вільнолітальним помічником на МКС. DLR описує демонстрацію можливостей CIMON-2 з астронавтом Лукою Пармітано та дослідницьку мету перевіряти потенціал такої допомоги у складній роботі й ізоляції. Публічний опис технології не є клінічним доказом зменшення стресу або самотності. DLR, 2020.
CIMON є прикладом перетину робототехніки й алгоритмів штучного інтелекту. Питання можливостей, надійності та застосування ШІ як інформаційного помічника космічного екіпажу становить предмет окремого спеціалізованого дослідження. Тут важливі психологічні умови взаємодії з фізичним і технічним партнером у робочому процесі.
Як оцінюють якість взаємодії
Один показник швидкості роботи не описує якість співпраці. Для конкретного досліду потрібно поєднувати точність виконання, час до завершення, кількість втручань оператора, число помилок, успішність відновлення після відмови, якість просторової обізнаності та оцінки навантаження. Окремо аналізують, чи довіра відповідає перевіреній роботоздатності системи, а не лише її приємному інтерфейсу. Hopko та співавтори, 2022; Schaefer та співавтори, 2016.
Дослідницькі умови мають вирішальне значення. Анкета після лабораторного сценарію показує сприйняття учасника. Робота на тренажері додає контрольований операційний контекст. Випробування астронавта на МКС засвідчує можливість функціонування в реальному польоті, але зазвичай має малу вибірку й вузьке коло завдань. Дані наземних ізоляційних аналогів описують ізоляцію, режим роботи та взаємодію людей у спеціально створених умовах; вони не відтворюють усіх факторів польоту до Марса. Про межі таких екстраполяцій докладніше — «Космічні аналогові місії: як вивчають поведінку екіпажів».
Науково обґрунтована оцінка має з’ясувати три питання. По-перше, що саме система продемонструвала? По-друге, у яких умовах та з якими учасниками це спостерігали? По-третє, яке рішення щодо реальної місії можна зробити на підставі цих даних? Позитивний результат технологічного випробування є цінним, але висновки про довгострокову психічну адаптацію, запобігання аваріям або клінічні ефекти потребують відповідних окремих досліджень. NASA Human Research Program.
Проєктування та підготовка екіпажу
Людиноцентрична робототехніка починається з розбору реальних завдань: що потрібно зробити, які ресурси обмежені, де виникають ризики і яка інформація потрібна операторові. Після цього встановлюють допустимі режими автономності, правила втручання, сигнали збоїв і резервні процедури. Відповідальність за навчання розподіляється між розробниками, підготовкою екіпажу, диспетчерами та керівництвом місії. NASA Robotics Roadmap.
Підготовка має охоплювати практичні перемикання режимів: передавання завдання роботу, перевірку його стану, втручання під час порушення маршруту, узгодження дій з іншим астронавтом, відновлення керування без зв’язку із Землею. Необхідно перевіряти як технічні навички, так і спільне розуміння процедур. Саме такі вимоги утворюють зміст підготовки до автономної місії; їхнє виконання потрібно підтверджувати в операційних випробуваннях. NASA EIHSO Risk.
Доцільно відразу продумати повідомлення для всієї команди: хто має право скасувати команду, які події фіксуються в журналі та як відрізнити штатний маневр від небезпечного відхилення. Особливої уваги потребують роботи, що фізично переміщуються в спільному просторі, несуть інструменти або діють поряд з астронавтами у скафандрах. Питання загальної психології автономного екіпажу доповнюють цю операційну процедуру.
Затримка зв’язку й автономність майбутніх експедицій
Затримка зв’язку змінює сам принцип керування. Якщо сигнал надходить із запізненням, оператор не може безперервно коригувати кожен рух у реальному часі. Тоді робот повинен уміти безпечно виконувати більші фрагменти завдання, а людина — задавати мету, перевіряти проміжний результат та формувати команди з урахуванням часу відповіді. NASA вважає зростання незалежності екіпажу від наземної підтримки окремим викликом далеких місій. NASA EIHSO Risk.
Для місячної орбіти та зв’язку із Землею умови відрізняються від марсіанської експедиції; тому висновки орбітальних дослідів не можна переносити без перевірки затримок, навігаційної невизначеності та операційних сценаріїв. Психологічно це збільшує значення впевненості оператора у власних діях, уміння працювати з неповними даними та спільної відповідальності. Детальніше окремий аспект розглядає «Затримка зв’язку з Землею: психологія комунікації на Марсі».
Ризики, етика та межі автономних систем
Автономна система, яка накопичує аудіо, відео або показники роботи екіпажу, порушує питання доступу до даних, мети збору, строків зберігання і права працівника знати, хто бачить його записи. Система моніторингу повинна мати обґрунтовану операційну мету й визначені межі використання. Такі принципи потребують окремих процедур конкретної космічної програми; вони не випливають автоматично з самого факту наявності камер. NASA Human Research Program.
Друга група ризиків стосується непрозорості автоматичних рішень, невчасних попереджень, помилок сенсорів і надмірного покладання на систему. Третя — організаційної відповідальності: хто розслідує невдалу дію робота, чи можна відновити послідовність команд, як відокремлюють технічну відмову від помилки інтерфейсу та недостатнього навчання. Ці питання входять до людиноцентричного проєктування систем підвищеної відповідальності. Lee і See, 2004; NASA Robotics Roadmap.
Поведінка, схожа на турботу, емоційну підтримку чи ініціативність, може формувати у астронавта особисте враження про систему. Технічна демонстрація емоційно забарвленої відповіді підтверджує можливість відповідного інтерфейсу, а не існування переживань машини. Установлених доказів, що нинішні космічні роботи мають суб’єктивний досвід, немає. DLR про CIMON-2.
Поширені запитання
Чи використовують роботи на МКС уже сьогодні?
Так. На МКС проводили та проводять робототехнічні експерименти, зокрема з вільнолітальними Astrobee, а також демонстрації керування наземними роботами з орбіти. Конкретний перелік штатних функцій відрізняється від завдань експериментальних програм. NASA Astrobee.
Чи може робот замінити астронавта в космічній місії?
Робот здатний виконувати визначені фізичні, вимірювальні та спостережні завдання. Можливість повної заміни екіпажу залежить від місії й виходить за межі результатів окремих технологічних експериментів. У пілотованих програмах розробляють розподіл завдань між людиною та автоматизованими системами. NASA Robotics Roadmap.
Чому астронавт не може постійно керувати кожним рухом марсіанського робота?
Через затримку передавання команд і телеметрії повне безперервне керування стає незручним та інколи непридатним. Роботові потрібна локальна здатність виконувати безпечні послідовності дій, а астронавтові — інтерфейс для нагляду й перевірки. NASA Human Research Program.
Чи доведено, що роботи зменшують стрес космічного екіпажу?
Для конкретних технологій досліджують можливість зменшити рутинне навантаження; експериментальні голосові помічники мають також соціально-психологічні дослідницькі цілі. Наявні описані демонстрації не становлять достатньої клінічної основи для твердження про доведене зменшення стресу або профілактику психічних розладів. DLR CIMON-2.
Як перевіряють, чи астронавти довіряють роботам належним чином?
Порівнюють сприйняту надійність із реальною успішністю виконання завдань, аналізують частоту доречних втручань, помилки та відповіді опитувальників. Самооцінка довіри є одним показником; її потрібно співвідносити з поведінкою оператора й фактичними можливостями робота. Hancock та співавтори, 2011; Hopko та співавтори, 2022.
Висновки
Психологічна якість взаємодії астронавтів із роботами визначається відповідністю автономності реальному завданню, достовірністю інформації про стан системи, обґрунтованою довірою, зрозумілим розподілом відповідальності та підготовленістю екіпажу до відмов. Досліди на МКС засвідчують реальні можливості роботів, а орбітальне керування наземними апаратами показує перспективи складнішої співпраці. Довготривалі психологічні ефекти таких систем для міжпланетних експедицій залишаються окремим напрямом майбутніх досліджень. NASA; ESA Surface Avatar.
Пов’язані статті
Джерела
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). (2020). CIMON-2 makes its debut on the ISS.
European Space Agency (ESA). (2015). Controlling robots: METERON, Haptics-2 та Interact.
European Space Agency (ESA). (2023). Orbiting astronaut oversees robot team on Earth.
European Space Agency (ESA). (2024). Marcus Wandt guides robot team.
Hancock, P. A., Billings, D. R., Schaefer, K. E., Chen, J. Y. C., de Visser, E. J., & Parasuraman, R. (2011). A meta-analysis of factors affecting trust in human-robot interaction. Human Factors, 53(5), 517–527.
Hoff, K. A., & Bashir, M. (2015). Trust in automation: Integrating empirical evidence on factors that influence trust. Human Factors, 57(3), 407–434.
Hopko, S., Wang, J., & Mehta, R. (2022). Human factors considerations and metrics in shared space human-robot collaboration: A systematic review. Frontiers in Robotics and AI, 9, 799522.
Lee, J. D., & See, K. A. (2004). Trust in automation: Designing for appropriate reliance. Human Factors, 46(1), 50–80.
National Aeronautics and Space Administration (NASA). (2015). NASA Technology Roadmaps: TA 4 Robotics and Autonomous Systems.
National Aeronautics and Space Administration (NASA). (2024). Astrobee: Five years of completed, current, and future research using free-flying robots. NASA Technical Reports Server.
National Aeronautics and Space Administration (NASA). (2025). Risk of adverse mission outcomes due to Earth independent human-systems operations.
National Aeronautics and Space Administration (NASA). (2026). Astrobee: NASA Ames Research Center.
Parasuraman, R., Sheridan, T. B., & Wickens, C. D. (2000). A model for types and levels of human interaction with automation. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics — Part A, 30(3), 286–297.
Schaefer, K. E., Chen, J. Y. C., Szalma, J. L., & Hancock, P. A. (2016). A meta-analysis of factors influencing the development of trust in automation. Human Factors, 58(3), 377–400.