“最坏情况包括同时有四名宇航员在月球上，地球与月球之间的补给窗口仅一个月，以及中到高概率的不利环境因素。”

美国宇航局计划通过其阿尔忒弥斯计划在月球南极附近建立一座永久基地。

一项新研究指出，美国宇航局未来月球基地的成功在很大程度上取决于任务设计，这种设计应能让宇航员以独立于心理训练的方式良好协作。

研究团队使用基于智能体的模型开展研究，这种工具可用于从鸟群研究到疾病传播等领域的计算机模拟。虽然许多现代人工智能通过对数据集提供的信息进行“训练”或“学习”来推断，但基于智能体的建模则利用数据集“理解那些没有单一或直接原因的涌现现象”。

研究团队考虑了月球基地上宇航员的数量以及补给任务的频率。例如，在“初始案例”中，任务时长假设为三个月，在第二个月进行一次补给任务，提供食物、水、空气和一批新宇航员。

通过使用一种称为蒙特卡洛模拟的复杂概率分析，该场景中的模型宇航员在预期任务中的生产力约为20%。作者指出，“这对典型制造过程来说是可接受的”。

作者补充说，这一生产力并未考虑任务期间可能出现的任何意外情况。他们写道：“低任务完成率表明，平均而言，团队在克服心理压力和环境干扰方面面临挑战。”

来自国际空间站的经验教训

美国宇航局在国际空间站上的生产力评估方式略有不同。该机构使用一种称为“利用率”的指标，主要衡量在一个阶段或考察期内，空间站上进行的科研活动所消耗的乘员时间及科学实验数量。截至2014年，国际空间站项目提出，当空间站美国部分有三名工作人员时，理想利用率为每人每周35小时；如果有四名或更多人员，则为每周68.5小时（在这方面，国际空间站的俄罗斯部分基本独立运作）。

美国宇航局监察长办公室在一份2024年9月发布的报告中指出：“美国宇航局通常达到或超过了这一目标，并在2023年10月至2023年4月期间，设立了每周120小时的科研投入高峰。”该办公室一直在追踪所有生产力数据。

“从2023年3月至2023年3月的最新数据显示，我们观察到利用率接近每周90小时。”监察长办公室指出，“除每周科研投入小时数外，在轨进行的科学实验数量也有所增加。”

OIG报告中的图1也显示，2000年至2023年间，机组人员时间和科学研究均呈上升趋势，这表明空间站的利用率持续增长。尽管发生了定期且有记录的中断事件，例如需要太空行走处理的紧急氨泄漏、9/11灾难，或空间碎片在空间站几英里范围内经过时需暂时就地避难，航天员的生产效率因此受到制约，但这一增长趋势依然存在。

然而，即使一切顺利，所有机组人员时间也无法完全用于利用率，因为空间站需要进行常规维护（如清洁），航天员还需每日时间用于睡眠、用餐和适当放松。此外，与较小机组相比，空间站机组人数较多时利用率往往更高，因为更多人手分担维护任务会减轻负担。

但OIG指出，空间站关键补给品的"缺乏冗余"确实对利用率构成风险。仅举一例，目前太空探索技术公司"龙"飞船和俄罗斯国家航天集团"联盟"飞船是仅有的两种将航天员送往空间站的运载工具。OIG在报告中写道："货运和载人运输工具的冗余缺失及能力有限，增加了美国国家航空航天局当前及未来将关键补给品、科研设备和人员往返空间站以维持安全运行和充分利用国际空间站的风险。"

宇航员在月球表面工作的概念图。

隔离环境

那些曾经历过团体长途驾车旅行的人，或记得疫情期间与室友或家人挤在狭小空间的人，对隔离约束环境（ICE）有所了解：拥挤、资源有限、与外界联系很少。据2023年发表于《神经科学与生物行为评论》期刊的另一项研究，太空只是真实ICE的一个例子；隔离研究基地（如南极）或潜艇在文献中也有研究。

简而言之，ICE指的是人类必须在隔离且常处于危险的环境中高水准工作的地点，仅能通过任务控制中心或其等效机构进行远程支持（如可行）。而正如新研究所指出的，月球基地将是一个复杂的隔离环境实例——不仅包含常驻航天员，还有巡视器、其他机器人以及偶尔来访的机组人员。

"我们建模方法的前提，源于试图更好地理解载人航天任务中涉及的人为因素——尤其是我们缺乏大量历史数据的深空任务，"贝雷亚说。

因为迄今为止只有少数人飞越了近地轨道——20世纪60年代末至70年代初执行阿波罗任务飞往月球区域的二十四人，以及今年4月执行美国国家航空航天局"阿尔忒弥斯2号"绕月飞行的四名航天员。

“我们模拟了各种太空任务时长、宇航员数量，以及在月球表面或居住基地可能发生的意外情况，”她表示。该模型显示，成功率最高的任务配置是同时有六名宇航员在月球工作，每两周从地球补给一次物资，并且环境不会因辐射或微陨石撞击等影响出现剧烈波动。

“相反，最糟糕的情况是同时有四名宇航员在月球，地球与月球之间的补给窗口仅一个月，且环境面临中高概率的不利影响，”贝里亚说道。当被问及训练是否有助于缓解不利影响时，她并不完全赞同美国国家航空航天局及其他机构宇航员进行的多年训练，会比短期仿月球基地训练更有效。

“人们可以接受极其充分的训练，但对于长期或深空任务，总会涉及人为因素，”她说，“我们研究了宇航员团队中技能与个性的组合，团队规模过小和过大之间只有一线之隔，而人与人之间、人与环境之间的互动会产生协同效应和涌现行为。”

“团队远不止是成员的简单相加，”她继续说道，“克服这些问题的良策并非增加训练，而是优化任务的其他方面：任务时长、补给频率，以及应对极端环境下事故和意外状况的应急预案。”

然而，美国国家航空航天局会让其国际空间站乘组在漂浮进入空间站舱门之前，接受多年远程环境训练——‘阿尔忒弥斯2号’任务指令长里德·怀斯曼告诉《纽约客》记者，广泛的心理社会训练使得其四名月球乘组成员在狭小空间内（偶尔还会因通风管道问题导致如厕困难）仍展现出明显的亲密关系。

训练中的这种心理干预是有意为之。“准备工作始于招募心理健康的人，然后通过训练帮助他们应对潜在情况和问题，”加拿大航天局引用美国国家航空航天局的规程解释道，“宇航员会反复进行这种训练，直至能预判自己及队友的反应。他们还会得到地面团队的持续支持，并掌握多种工具，以应对可能出现的困难局面。”

不过，贝里亚指出，心理学因素仅仅是她团队模拟中的一部分（而非核心），其中包括分析美国国家航空航天局TLX（任务负荷指数）评分和数据，以衡量宇航员的抗压与应对能力。研究人员还参考了南极考察任务、潜艇或石油钻井平台等模拟场景中的案例研究。

她说：“我们不仅需要关注宇航员，还需要关注整个团队。每个团队和航天任务都是独一无二的，无法通过统计学或人工智能来进行模拟。但我们可以做到的是，在派人前往月球居住和工作之前，确保我们充分了解他们在任务期间将面临的互动和情境的复杂性，并且我们能够为此提供帮助。”