Дизайнерский подход к организации интерьера орбитальной космической станции

Дизайн можно определить как творческий метод, процесс и результат художественно-технического проектирования изделий, комплексов и систем, направленный на гармонизацию отношений человека с создаваемыми объектами и искусственной средой, в которой ему приходится жить и работать. Проектирование среды для условий продолжительного космического полета представляет собой особую сферу реализации возможностей дизайна.

Более, чем полувековой опыт освоения околоземной орбиты, – от запуска пилотируемых космических кораблей и первых орбитальных станций (Скайлэб», «Салют»), – к строительству и эксплуатации сложных долговременных орбитальных комплексов «Мир», Международной космической станции (МКС), позволяет взглянуть глазами дизайнера, как формировалась новая среда обитания космонавтов и, вместе с тем, на этой основе дает возможность сформировать представление об организации этой среды.

Системный дизайн ориентирован на решение проблемы через интеграцию множества факторов и весьма критично настроен к опыту прошлого, воспринимая его как одно из условий задачи. Дизайнер решает проблему как бы с «нулевого цикла»: на уровне организационного состояния предметной системы и ее крайне обобщенного эмоционально-образного представления. Следует отметить, что данный подход особенно эффективен в поиске решений, не имеющих аналогов.

Однако на практике подобные случаи достаточно редки. В российской космонавтике дизайнеров привлекают к работе лишь на завершающей стадии проекта, как оформителя готового функционально-конструктивного решения. Область разработки средств обеспечения орбитальной деятельности здесь также не исключение. Вместе с тем, сам К.Э. Циолковский дал ключ к решению подобных задач. Не обладая эмпирическим опытом пребывания в условиях космического полета, он использовал средства их художественно-образного моделирования. Циолковский писал фантастические рассказы и сценарии к фильмам, отмечая при этом: «Фантастично только то, что излагаемое предполагается осуществленным, хотя оно совсем не осуществлено». Его описание состояния невесомости поражает космонавтов своим детальным сходством с реальными условиями полета. «Верха и низа в ракете собственно нет, потому что нет относительной тяжести и оставленное без опоры тело ни к какой стенке ракеты не стремится, но субъективное ощущение верха и низа все-таки остаются. Мы чувствуем верх и низ, только места их меняются с переменой направления нашего тела в пространстве. В стороне, где наша голова – мы видим верх, а где пол – низ… . Выпушенный осторожно из рук предмет не падает, а толкнутый, двигается прямолинейно и равномерно, пока не ударится о стенку или не натолкнется на какую-нибудь вещь, чтобы снова прийти в движение, хотя с меньшей скоростью. Вообще, он в то же время вращается, как детский волчок. Даже трудно толкнуть тело, не сообщив ему вращения». Гений Циолковского проявился в том, что в субъективной художественной форме на основе интеграции разнообразной научно-теоретической информации, он воссоздал объективную целостную картину будущей реальности.

На дизайнерские решения неизбежно влияет то, что человек, его функциональные органы и процессы восприятия пространства сформировались в «земных» условиях. Например, при разработке проектной концепции интерьера бытового отсека космического корабля «Союз», (автор Г.А. Балашова) комфортная для человека среда космического аппарата аналогична «земному» интерьеру.

mks_01.jpg
Дизайн-проект интерьера бытового отсека космического корабля «Союз».
В последующих дизайнерских решениях интерьера ПКА также сохраняется установка на воссоздание «земных» черт визуальной организации среды в системе «пол – потолок», но уже с учетом технических и технологических ограничений, а дизайнер выполняет преимущественно оформительские функции. На этом примере хорошо прослеживается эволюция интерьера с учетом разных факторов.

Засекреченный архитектор Галина Балашова: она создала интерьеры всех космических кораблей СССР
Окончательный вариант дизайна интерьера орбитального отсека КК «Союз» (1964 г.)
Засекреченный архитектор Галина Балашова: она создала интерьеры всех космических кораблей СССР
Утвержденный эскиз интерьера бытового отсека КК «Союз» (1977 г.)
Увеличение продолжительности орбитальных полетов поставило задачу разработки среды ПКА, комфортной для человека. Припроектировании модулей пилотируемых орбитальных станций «Салют», «Мир» Г. А. Балашова разрабатывала варианты интерьера.
Эскиз фрагмента интерьера базового модуля орбитальной станции.
Однако, в силу ограниченности обитаемого объема и многообразия сложной орбитальной деятельности, в организации среды ПКА доминирует принцип Целесообразности. Изменение положения и позы человека в предметном пространстве ПКА содержит потенциальную возможность реализации новой функции, поэтому его интерьер неизбежно станет «неземным»: тренажер окажется «на потолке», спальное место «на стене» и т.п. Фактор невесомости столь фундаментально влияет на изменение деятельности космонавтов, что неизбежно изменяет общую организацию и состояние среды.

Необходимо также учитывать способность человека к визуальной адаптации к новой ситуации. По мере увеличения продолжительности пребывания в невесомости сила действия «земных стереотипов» ослабевает, и через 2-3 недели человек воспринимает поливекторную ориентацию, как норму: «Мы чувствуем верх и низ, только места их меняются с переменой направления нашего тела в пространстве. В стороне, где наша голова – мы видим верх, а где пол – низ…». Слова Циолковского вполне могут служить основой концепции создания «безопорного» предметного пространства МКС.

Длительное автономное пребывание человека в ограниченном герметичном объеме также предъявляет особые требования к организации предметного пространства, что наблюдается в специфических интерьерах подводных лодок, самолетов и подобных транспортных средств. В открытом пространстве человек перемещается в предметной среде. Его разнообразные потребности обеспечиваются множеством специализированных объектов. В условиях ограниченного пространства ситуация «переворачивается» – возможности перемещений человека ограничиваются, а универсальность предметной окружающей среды возрастает. Необходимость обеспечения человеческих потребностей ведет здесь к тому, что «сжимающаяся» среда технически усложняется и как бы «вбирает в себя» свойства субъекта (становится организмоподобной). В этом отношении «земные» примеры обособленной среды являются лишь частичной аналогией среды ПКА.
Конечно, последующие годы развития космонавтики дали огромный научно-практический материал об особенностях деятельности в условиях космического полета. При этом необходимо учитывать многочисленные ограничения: по объему обитаемого пространства, по массе конструкции, нагрузкам при выведении на орбиту, по требованиям к материалам (температурным, биологическим, токсичности, износоустойчивости и другим).

Однако, сложившаяся в настоящее время практика проектирования, базирующаяся на машиноцентрическом подходе, не способствует привлечению специалистов, которые подобно Циолковскому могли бы при проектировании заложить соответствующие требования, учитывающие специфические факторы космического полета. Как следствие, проектирование среды ПКА и средств обеспечения орбитальной деятельности стало основываться на традиционных методах с опорой на уже существующие аналоги.

Дизайн-проектирование внутреннего пространства ПКА должно выполняться с учетом специфики многоуровневой структуры деятельности космонавта и соответствующей организации функциональных зон и рабочих мест в обитаемых объемах пилотируемого космического аппарата (ПКА). Есть несколько аспектов, которые должен учитывать дизайнер при разработке интерьера ПКА: физиологические, психологические, технические, эргономические, технологические, социальные.

Физиологические аспекты определяют построение функциональных зон, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность космонавтов, таких как санитарно-гигиеническая, зона приема пищи, зона для физических упражнений, зона отдыха.

Психологические определяют пространственную и визуальную организацию интерьера ПКА, обеспечивающую внутреннюю навигацию в отсеках, перемещения и фиксацию в безопорном пространстве, бесконфликтную ориентацию космонавта в условиях невесомости.

Технические аспекты требуют учета ограничений, налагаемых компоновкой, конструкцией ПКА и его систем, особенностями их обcлуживания и функционирования.

Эргономические связаны с разрешением противоречий при взаимном влиянии или перекрытии функциональных зон, с оптимизацией рабочих мест, определением рабочих поз космонавта.

Технологические аспекты требуют рассмотрения возможности использования материалов и компонентов ПКА с учетом различных ограничений на применение.

Социальные аспекты влияют на выбор решений для коммуникации членов экипажа, создания комфортных условий для общения, работы и отдыха, а также для эффективного взаимодействия с наземными специалистами.

Понимание важности учета всех этих аспектов является необходимым условием создания оптимальной среды ПКА. Однако наибольшую сложность проектирования представляет следующий шаг, связанный с интеграцией множества формообразующих факторов в целостном решении. В проектировании и создании таких сложных объектов участвует множество специалистов, обладающих глубокими знаниями в своей области, но они решают задачи в рамках своих функций и полномочий. Эти высокие профессионалы с большими усилиями находят общий язык при решении общих проблем. В сравнении с ними дизайнер не обладает столь глубокими специальными знаниями (хотя, безусловно, должен иметь необходимый объемом информации или иметь возможность обратиться к её источнику). В методах дизайна заложен иной подход, позволяющий видеть многообразные факторы условий полета через их взаимное подобие, осуществлять их конвергенцию и находить интегральное решение.

Говоря об этой методической особенности, необходимо отметить, что дизайн «унаследовал» от искусства способность контролировать целостное состояние проблемы посредством образного моделирования. Он распространил эту способность из области создания моделей реальности (художественных произведений) в область окружающей предметно-пространственной среды и оказался чрезвычайно синтетичным видом деятельности.

Поэтому дизайнер – «естественный интегратор», оперирующий целостным образом проектируемого объекта, специалист по установлению связей и отношений самых разных частей, которые необходимо объединить в целостном образе. Он, как художник, работает в условиях неполной информации. Истина для него находится не столько в области глубокого понимания частных аспектов, сколько в области их пересечения.

В дизайн-проектировании наблюдаются различные уровни решения проблем: от поиска внешней формы (стилистики) подобно существующим аналогам, к радикальным инновациям в системном дизайне, затрагивающим вопросы общей организации проектирования.

Первый подход воплощает наиболее распространенное представление о дизайне, как о декоративном оформлении уже существующего решения. Попытки игнорировать особенности обособленной среды чреваты «морфологическим конфликтом» между ограниченным пространством помещения и его множественным предметным наполнением. Глубина конфликта будет возрастать пропорционально длительности пребывания человека в данных условиях и усложнению его деятельности. Симптомы этого конфликта наблюдаются в состоянии предметной среды в модулях МКС. 

Подобная среда порождена многофункциональностью единого жилого объема, в котором проходится работать и жить космонавтам. Такой интерьер хорошо понятен людям привыкшим подчинять вещи привычкам и образу жизни владельца, которому удобно располагать «под рукой» то, что ему необходимо в его деятельности. Однако, вероятно, в предметном наполнении обособленной среды есть определенный «градиент плотности», превышение которого становится дезорганизующим фактором. Очевидно, совершенно бесполезно пытаться сделать такой интерьер упорядоченным и привлекательным с помощью косметических средств.

предметная среда в модулях МКС
Интерьер лабораторного модуля американского сегмента МКС
Таким образом, не только отсутствие гравитации, но особенности деятельности космонавта определяют специфические черты интерьера ПКА, что открывает поле возможностей для работы дизайнера с целью целесообразной организации предметного пространства. Существенным препятствием в реализации этих возможностей является ограниченный опыт решения подобных задач и стереотипы «земного мышления», что ведет к длительному дорогостоящему поиску оптимального решения путем «проб и ошибок». Так, весьма показательна дистанция, пройденная между первым вариантом «земного» интерьера и последующими решениями для КК «Союз» в сравнении с современным решением предметно-пространственной среды МКС, в которых более выражены специфические черты условий длительной работы на земной орбите.

космонавты в интерьере российского СМ МКС
Космонавты в интерьере российского СМ МКС
Безусловно, нельзя упрощать ситуацию и сводить все к возможностям одной гениальной личности. Сложность задачи требует участия целой команды, состоящей из проектантов, конструкторов, специалистов по системам, медиков, психологов и, в том числе, дизайнеров. Поэтому, кроме специалиста, контролирующего целостное состояние проектируемого объекта, необходимо, чтобы все участники комплексной разработки, помимо своих глубоких знаний обладали способностью к взаимным компромиссам в достижении общей цели. В противном случае проект сведется к механическому совмещению множества частных решений и к хаосу предметного пространства.

В свете изложенного обозначились определенные проблемы в существующем проектном подходе к организации орбитальной предметно-пространственной среды. Речь, прежде всего, идет о реализации интегрирующих проектных методов и об использовании возможностей системного дизайна. Организация предметно-пространственной среды в «земных» условиях сильно отличается от «орбитальной» среды с учетом особенностей деятельности в длительном космическом полете, которая должна обладать следующими свойствами:
– обладать морфологической изменчивостью (универсальностью и компактностью);
– обеспечивать возможность поливекторной ориентации в пространстве (объективно оценивать свое положение в среде в различных положениях в пространстве);
– соответствовать как естественным функциям восприятия среды, так и приобретенным в процессе адаптации к условиям невесомости.

Примером возможного концептуального решения данной задачи может служить дипломный дизайн-проект концептуального решения для интерьера Научно-энергетического модуля (НЭМ) МКС А. Емельяновой и К. Панкратова: (руководители пр. Т. Земченко и Н. Якуничев кафедры «Промышленный дизайн» СПГХПА им А.Л. Штиглица, консультант к. пс. н. О.Н. Кукин, ПАО «РКК «Энергия»).

Конфигурация рабочего пространства модуля МКС включает в себя основной объем с размерами 5,5х2,1х2,1 м и проход к переходному люку 2,4х1,6х1,6 м. Обитаемый объем модуля образован из типовых унифицированных рам, с установленными на них съемными или поворотными панелями, за которыми находится служебное и хранимое оборудование.

На рамах и панелях интерьера модуля установлены средства фиксации космонавта и предметов (поручни, резиновые фиксаторы). Как правило, космонавты размещают на панелях различное оборудование для обеспечения оперативных работ (ноутбуки, фотокамеры, переносные контейнеры и т.п.). Постоянное присутствие оборудования уменьшает рабочее пространство помещения и создает тот визуальный хаос предметной среды, который становится специфическим фоном продолжительного пребывания человека на борту орбитальной станции.

Цветовое решение интерьера модуля.
Цветовое решение интерьера модуля.
В дизайн-проекте предложено цветовое решение интерьера обитаемого объема модуля в светлых тонах, при этом: верхняя и нижняя поверхности (потолок, пол) темнее стен. Такое решение, структурирует пространство, обеспечивая восприятие верха и низа в разных положениях космонавта в пространстве. Светильники располагаются вдоль отсека на панелях, по граням, соединяющим «стены» и «потолок». Дополнительно, для визуального определения космонавтом своего положения относительно среды, на торцевых стенах отсека располагается четыре контрастных по цвету световых маркера. Поверхность стен предлагается сделать подвижной. Возможно различное исполнение – это могут быть сдвигающиеся поверхности (рольставни или шторы). В нерабочем состоянии оперативное оборудование скрыто за данной поверхностью. Сворачивание роллет открывает доступ к рабочему оборудованию. Трансформирующаяся поверхность также может быть образована панелями, способными разворачиваться подобно стенкам шкафа на 90 и 180 градусов. Возможно использование двойных осей, чтобы при развороте внутренняя поверхность становилась наружной. Соответственно, при установке оборудования на тыльной стороне панелей, данный разворот означает «появление» оперативного устройства в рабочем состоянии.

Безусловно, подобные манипуляции несколько усложняют выполнение рабочих операций. Гораздо удобнее всегда иметь предмет «под рукой». Однако, данное предложение следует рассматривать как способ избежать «морфологический конфликт» между множественностью средств обеспечения деятельности и ограниченным пространством обособленной среды. Интерактивное состояние системы «человек – среда» является в данных обстоятельствах принципиальным условием её организации, определяющим определенную культуру предметной деятельности. Обеспечение удобства, простоты и надежности трансформаций среды – это уже техническая задача, допускающая варианты решений. В разных зонах отсека (таких, как пост управления, зона физкультурных тренировок, зоны для отдыха, для визуальных наблюдений, для хранения грузов и оборудования) могут использоваться различные подвижные створки и двери. Однако, в целом, они должны создавать образ единого изменчивого состояния среды 

Примеры цветового решения рабочих зон
Рисунок 5 - Примеры цветового решения рабочих зон: а – зона хранения грузов и оборудования; б – зоны визуального наблюдения; в – поста управления.
Панели могут быть рельефными, с углублениями под резиновые фиксаторы. Подобные оперативные фиксаторы широко используются на борту МКС. Однако в данном предложении они могут скрывать электроразъемы, гнезда для механической фиксации и прочее. Полосы и поверхность панели имеют один цвет, поэтому, как самостоятельные объекты, они почти не наблюдаются и обнаруживаются только в случае необходимости. Темный тон внутренней поверхности панелей, в отличие от внешней стороны светлого тона, даст возможность визуально (боковым зрением) различать состояния функциональных зон и обеспечить логику целостного восприятия изменяющейся предметной среды модуля.

Варианты дизайна интерьера модуля с различными активными зонами.
Варианты дизайна интерьера модуля с различными активными зонами.
Отмеченные особенности цветового решения интерьера не случайны. Проблема продолжительного пребывания в замкнутой среде связана с обеднением поступающей информации. Даже удивительная красота наблюдаемой планеты и интенсивность деятельности космонавтов здесь не всегда помогают. Поэтому предлагается компенсировать сложность поливекторного восприятия своей логикой и простотой, а, с другой стороны, для профилактики сенсорной депривации, использовать дополнительные технические средства (проекторы, экраны и другие) для отображения разнообразных визуальных картин и образов.

Кроме того, при отсутствии привычной смены естественной освещенности, в ходе продолжительных полетов может изменяться привычный цикл смены дня и ночи, что также негативно отражается на самочувствии космонавтов. Такие исследования проводятся в ГНЦ РФ «Институт медико-биологических проблем» РАН. Для компенсации этого фактора предлагается организовать общее освещение интерьера с моделированием суточного цикла посредством изменения спектра и интенсивности освещения в соответствии с земными условиями. От теплых оттенков на восходе, свет постепенно становится холодным и днем человек все воспринимает в голубоватом спектре света. Однако к вечеру вновь начинают преобладать красноватые оттенки. Подобные ритмы смены спектра воздействуют на уровне подсознания. Реализовать данное предложение возможно с помощью технологий, разработанных компанией Nanotech Skylight (проект Coelux). Светильник с наночастицами, располагающимися над светодиодной панелью излучает свет в том же видимом диапазоне, что и Солнце (исключая ультрафиолет). Различные программы освещения позволяют создать ощущения соответстующего времени суток.

Варианты освещенности «день-ночь» в интерьере модуля.
Варианты освещенности «день-ночь» в интерьере модуля.
Поверхности интерьера светлого тона служат рассеивающим экраном, на который проецируется свет от источников, расположенных вдоль модуля на угловых панелях. Свет как бы скользит по поверхности стен. «Днем» доминирует общий теплый свет, «ночью» используется локальное дежурное освещение, включая подсветку поручней. Предполагается возможность проецирования на поверхности различных орнаментов и изображений.

Варианты использования поверхности интерьера в качестве сенсорных панелей.
Варианты использования поверхности интерьера в качестве сенсорных панелей.

Заключение.

Представленную дизайн-концепцию интерьера обитаемого объема модуля МКС можно рассматривать как первый шаг в направлении её системных изменений. Это позволяет, опираясь на прошлое, понимать задачи на будущее – создание целостной универсальной предметно-пространственной среды. Учитывая быстрое технологическое развитие, уже сейчас можно рассматривать возможность применения панелей-мониторов, покрывающих всю поверхность интерьера, которые могут служить средствами отображения информации и динамического оформления интерьера, что позволит решать проблему функционального, информационного и образно-эстетического состояния среды на новом уровне.

Таким образом, процесс создания обитаемой среды для условий продолжительного космического полета становится не привычным «следованием по пути сложившихся обстоятельств», а обретает собственное принципиальное направление и возможность активного формирования нового подхода в дизайн-проектировании ПКА.

Список литературы

1. Вернадский В.И. Размышления натуралиста: Научная мысль как планетарное явление. – М.: Наука, 1977. – кн. 2. – 191с.
2. Циолковский К.Э. Исследование мировых пространств реактивными приборами. – М.: Машиностроение. – 1967. – 367с.
3. Якуничев Н.Г. Космический инструмент. О диалектике отношений «земного» и «космического» в морфологической организации инструмента. // Техническая эстетика. – 1992. – № 3 – с. 9–12.
4. Якуничев Н.Г. Предметная форма как программа развития. // «Известия РГПУ им. А. И. Герцена»: №133, 2013. - с.207-218.
5. Дмитрий Приходько. Лица России: Галина Балашова — засекреченный создатель интерьера советских космических аппаратов (9 декабря 2015). ссылка
6. Выставка «Galina Balashova: Architect of the Soviet Space Programme» во Франкфурте-на-Майне, ссылка


Статья подготовлена: © Н.Г. Якуничев, О.Н. Кукин