ボタンとタッチスクリーン: 有人宇宙船の操作コンソールにとって「最適なソリューション」はどちらでしょうか?

2023年5月、有人宇宙船「神舟16号」の打ち上げに成功した。

これまでの有人宇宙船と比較して、神舟16号には2つの大きな変化がある。1つ目は、部品の局在化率が高くなり、より包括的な独立制御が実現されることだ。 2つ目は、宇宙船内の計器盤にいくつかの改良が加えられ、見た目がより美しく、より現代的になり、宇宙飛行士の操作に適したものになったことです。実際、この2番目の点の方が私にとっては魅力的です。なぜなら、このアップグレードの可能性のあるポイントを見たとき、SpaceX の有人ドラゴン宇宙船のイメージがすぐに頭に浮かんだからです。

現在、世界に存在する数少ない有人宇宙船、SpaceX 社の Crew Dragon、ボーイング社の Starliner (まだ成功していないが)、ロシアの Soyuz を比較すると、将来の有人宇宙船の開発の方向性が見えてくる。

最も典型的な対比は、ドラゴン宇宙船とスターライナーの間です。どちらも 21 世紀の製品ではありますが、ドラゴン宇宙船の操作インターフェースはスターライナーのものよりはるかに SF 風です。前者の操作コンソールは、物理的なボタンがほとんどない複数の大きな画面で構成されており、人間とコンピューターのすべての対話はタッチスクリーンを通じて行われます。後者の操作コンソールにも画面がありますが、密集した多数の物理ボタンが残っています。見た目は非常に伝統的で、飛行機のコックピットとあまり変わりません。それは人々に神秘的で近づき難いという印象を与えます。では、なぜ両社はまったく異なるデザインアイデアを採用したのでしょうか?これら 2 つのアイデアの利点と欠点は何ですか?将来のトレンドにもっと合致しているのは誰でしょうか?これについて少し議論しましょう。

写真はTuchong.comより

まず、それぞれの技術ルートの選択の背後にあるロジックを見てみましょう。ボーイングがボタンをもっと多く使う理由は、おそらく次のようなものでしょう。まず、NASA の要件に基づいています。ボーイングのスターライナーは、主に NASA の商業有人プログラム用に設計されています。その主な任務は、NASA の宇宙飛行士を国際宇宙ステーションに安全に送ることであるため、その設計は NASA の規制と基準に準拠する必要があります。 NASA の規定では、宇宙船の制御方法における信頼性、安定性、安全性を重視しており、緊急事態において宇宙飛行士の安全を確保するためにバックアップ制御方法とバックアップエネルギーを要求しています。明らかに、従来のボタン式操作方法は、より直感的で信頼性が高く安全な制御方法を提供でき、これは NASA の有人宇宙船制御方法に対する従来の要件により一致しています。

2 つ目は、経験と伝統の影響です。ボーイングは、長年の経験と伝統を持つ航空宇宙分野のベテラン企業です。ボーイングは、宇宙船のプッシュボタン制御がより一般的であるこれらの伝統に影響を受けた可能性があります。さらに、ボーイング社自身も、物理的なボタンを使って操縦する航空機や飛行機を数多く経験しており、この経験が「スターライナー」宇宙船の設計にもボタンベースの操作を採用するきっかけとなったのかもしれない。

3つ目は、宇宙飛行士の訓練の利便性です。ボタン操作はより直感的で信頼性の高い制御方法を提供できるため、オペレーターの学習と訓練にかかる時間とコストが少なくなる可能性があります。宇宙飛行環境では、宇宙飛行士の時間とエネルギーは非常に貴重であるため、訓練プロセスの簡素化と運用効率の向上も、ボーイングがプッシュボタン操作を選択する際の考慮事項の 1 つである可能性があります。

それどころか、SpaceX がタッチスクリーン操作を採用したのも、独自の論理によるものです。まず、商業市場のニーズに狙いを定めているからです。 SpaceXは、NASAの商業有人プログラム向けに設計された有人ドラゴン宇宙船に加えて、民間の宇宙観光市場も開拓する予定です。より多くの民間宇宙観光顧客を引き付けるためには、顧客の個別化されたニーズを満たす、より現代的でインテリジェントかつ便利なユーザーインターフェースと制御方法を提供する必要があります。タッチスクリーン操作により、より柔軟で現代的なユーザーインターフェースと制御方法が提供され、民間宇宙観光市場のニーズを満たすことができます。

2 番目は、技術的な実装の利点です。電子技術の発展と価格の低下により、タッチスクリーン技術の応用は、特にスマートフォンやタブレットなどのデバイスで広く使用されるようになりました。従来のボタン式操作と比較して、タッチスクリーン操作はより柔軟で多様なユーザーインタラクション方法を提供できます。さらに、タッチスクリーン操作により、より直感的で直接的なフィードバックが得られるため、オペレーターは宇宙船の状態や変化をより迅速に把握できるようになります。これらの技術によって得られる利点は、SpaceX がタッチスクリーン操作を選択する際の考慮事項の 1 つとなる可能性があります。

3つ目は、高度な自動化技術です。 SpaceX の設計では、宇宙船の多くの機能が高度に自動化されています。タッチ スクリーン操作はこれらの自動化機能とより適切に統合できるため、操作がより高速かつインテリジェントになります。さらに、タッチスクリーン操作により、より直感的で便利な障害診断およびトラブルシューティング方法も提供され、宇宙船の信頼性と安全性が向上します。

したがって、全体として、ボーイングとスペースXが異なる制御方法を選択したことには、合理的な論理と考慮があると言えます。両社は、さまざまな市場や用途のニーズを満たすために、有人宇宙船の信頼性と安全性を向上させるために全力を尽くしています。そこで疑問になるのは、どちらのアプローチが将来のトレンドに合致するかということです。

それはドラゴン宇宙船のやり方なのかもしれないと思う。なぜなら、将来の有人宇宙船には、専門的に訓練された宇宙飛行士以上の人が乗る可能性が高くなるからです。なぜなら、商業宇宙飛行は私たちのような普通の人々を宇宙に送り出すことを目的としているからです。したがって、安全性と信頼性に加えて、柔軟性と持続可能性に加えて;また、高度な自動化とインテリジェンスも必要です。自動化されたシステムは、飛行乗務員の負担を軽減し、ミッション遂行の効率と精度を向上させることができます。インテリジェント テクノロジーは、より直感的で直接的なインターフェイスとインタラクション方法を提供し、飛行乗務員の操作体験とミッション遂行能力を向上させます。また、人間工学と使いやすさも重要です。操作インターフェースは直感的で使いやすく、明確な情報フィードバックと操作手順を提供する必要があります。同時に、宇宙船の内部レイアウトと空間設計は、宇宙飛行士の快適性と作業効率を最適化する必要があります。

当然のことながら、視覚から操作、身体感覚に至るまで、これらすべての快適さは、ボタンの数を減らすことによって実現されなければなりません。

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

著者: サイエンスロケットおじさん

レビュアー: 周 炳宏

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司