
在极端环境中,居住舱的设计历来以生存为首要目标。
潜水艇、南极科考站和灾后临时住所,都将健康与安全置于首位。
太空居住舱更是如此——空间极为有限,与地球的联系十分有限,各类危险也无处不在。
然而,随着人类筹划前往月球乃至火星的长期任务,如何设计出让宇航员不仅能够生存、更能真正生活得好的居住空间,已成为任务成败的关键所在。
目前,麻省理工学院(MIT)及其他机构的工程师正在探索极端环境居住舱如何支持人的心理、情感与社会健康。
他们整理了一份资源库,将居住舱的设计要素与压力、焦虑、孤独感等行为健康结果相关联。
更进一步,该团队将这些关联关系以互动在线平台的形式呈现出来。
用户可以点击浏览设计与行为之间的关联,例如居住舱的布局如何影响社交连接和团队凝聚力,以及可重构的空间如何减轻思乡情绪。
"人们很早就意识到,在太空生活十分艰难,"MIT人类系统实验室与工程系统实验室博士生林米奇(Mich Lin)表示,"从铁罐头里的人到今天,我们已经走了很长的路。
随着优先级转向长期探索任务,确保宇航员安全、健康、快乐、高效变得愈发重要。
"
林米奇团队的研究成果今日发表于《npj Microgravity》期刊,这些见解来自大量文献检索和专家访谈。
他们发现了许多关于居住舱设计对特定行为影响的研究,例如照明水平如何影响宇航员的睡眠质量。
但将上述信息系统整合、可视化呈现居住舱设计与居住者身心健康之间的关联与风险,这在业内尚属首次。
林米奇指出,这项研究不仅适用于太空居住舱设计,同样可应用于其他极端、孤立和封闭环境。
"潜水艇、石油钻井平台、极地考察,乃至难民营或战区,都是压力极大的环境,"身为本研究第一作者的林米奇说,"我们希望这项工作能适用于多种场景,并找到在居住舱设计中减轻极端环境压力的干预点。
"
本研究的共同作者包括MIT前本科生陈璐(Lu Chen)和科罗拉多大学博尔德分校的卡提亚·阿奎拉(Katya Arquilla)教授。
其他主要贡献者包括KBR/NASA的劳伦·布莱克韦尔·兰顿(Lauren Blackwell Landon)、太空建筑公司Different Systems的杰弗里·蒙特斯(Jeffrey Montes),以及MIT本科生卡拉·周(Kara Chou)。
情感设计
研究人员以NASA使用的风险映射格式为蓝本,开发了这一新型设计工具。
在为宇航员设计航天器或居住舱时,NASA通常以"有向无环图"(DAG)的形式梳理相关风险。
DAG就像一张庞大的关系网络,展示特定居住舱或任务特征如何影响特定的任务相关结果。
典型的NASA有向无环图呈现的是从任务约束条件(如"距地球的距离")到宇航员身体健康结果(如睡眠质量、心血管影响、认知功能等)之间的单向关联。
研究人员希望建立一种类似的有向无环图格式,用于映射居住舱设计相关风险,以及压力、无聊、信任、怀旧、好奇心、与同伴的情感纽带等较难量化的行为健康结果。
"居住舱与行为健康之间的关联,此前从未以这种格式呈现过,"林米奇强调,"这是我们第一次建立这样的关联。
"
为此,团队首先确定了在极端环境生活中具有特殊相关性的居住舱设计因素和行为健康结果,参阅了航空航天与人因领域的多方资源。
为突出以人为本的视角,他们参考了作家、社会工作研究者、休斯顿大学教授布内·布朗(Brené Brown)所著的《心之图谱》(Atlas of the Heart)。
书中,布朗梳理了87种定义人类本质的情感与体验。
"在此基础上,我们筛选出在极端环境居住场景中影响最显著的情感,"林米奇解释道。
团队最终聚焦于14种主要情感或体验,将其视为可受极端环境居住舱影响的行为健康结果,包括焦虑、自主性、怀旧、好奇心、疲劳和归属感。
随后,研究人员对科学文献进行了广泛检索,寻找与极端环境宜居性相关的研究。
例如,NASA已就照明对睡眠的影响、昼夜节律的调整和工作效率等方面开展了大量研究;其他研究则探讨了空间动线与布局对隐私、社交连接和团队表现的影响。
林米奇及其同事汇总了大量研究的关联发现,构建出一张有向无环图,将居住舱设计要素与其对心理、情感和社会健康的下游影响相连接。
他们还向来自业界、学术界和NASA的专家征询意见,以评估并完善这张图谱。
在此基础上,他们开发了一个在线平台,命名为"人-环境连接与交互图集"(Human-Environment Connection and Interaction Atlas,简称HECIA),作为供居住舱设计师使用的互动工具。
点击与关联
在使用这一图集时,研究团队设想设计师可以采用"正向"或"反向"两种路径。
图集按照任务设计决策的大致顺序,排列出居住舱设计要素及其下游行为关联。
例如,在设计前往火星的航天器时,设计师可以采用正向路径,首先点击与早期设计阶段相关的要素,如"距地球的距离"。
图集随即会自动显示与距地球较远相关的风险,如"食物"、"医疗能力"、"家人与朋友"等资源限制,以及"怀旧/思乡"等行为健康结果。
设计师也可以采用反向路径。
例如,若想优先降低思乡情绪,可以点击该词条,图集便会呈现影响并可能改善这一结果的设计要素和思路——在本例中,即"地点依恋感",即对某一空间产生情感上的归属感。
再次点击该词条,可进一步显示上游要素,如"可重构性"和"隐私性"——这些设计元素有助于培养地点依恋感,进而减轻思乡情绪。
对于设计师点击的每个词条,林米奇团队均基于实证研究提供了说明,既解释该词条在极端居住环境中的含义,也给出具体的设计干预示例。
例如,若设计师希望减少长期任务中的社交孤立感,可点击该词条查看描述。
"他们可能会读到:研究发现,通道、楼梯、入口有助于促进人际友谊和社会凝聚力的形成,"林米奇举例说,"这会启发他们通过私密空间将公共空间相互连接,使人们自然而然地产生交流。
"
研究人员强调,这一平台及其背后的理念并非针对所有极端居住舱设计的"万能方案",具体设计仍需结合特定居住舱的规格与约束条件。
"但它能帮助你思考那些重要却不那么显而易见的关联,"林米奇说,"当我们真正设想成为一个离开地球的物种,或是在太空中创造宜居之所时,重新想象能让我们快乐、高效生活的居住空间,有着无限的可能。
"
本研究部分获NASA资助。
Q&A
Q1:HECIA平台是什么?设计师如何使用它?
A:HECIA,即"人-环境连接与交互图集",是由MIT研究人员开发的一款在线互动工具,专为极端环境居住舱设计师使用。
设计师可以通过"正向"或"反向"两种路径操作:正向路径是从具体设计要素出发,查看其对行为健康的下游影响;反向路径是从目标健康结果出发,寻找可采取的设计干预措施。
每个词条都附有基于实证研究的说明和设计建议。
Q2:居住舱设计会如何影响宇航员的思乡情绪?
A:研究发现,居住舱的"可重构性"和"隐私性"是影响思乡情绪的重要设计因素。
当宇航员能够对居住空间进行个性化调整,并对某一空间产生情感上的归属感(即"地点依恋感")时,思乡情绪会有所减轻。
因此,在设计时为宇航员提供可以自主布置、具有一定私密性的个人空间,是减少思乡感的有效干预手段。
当人们第一次走近这座建筑时,看到的不是飞檐斗拱、琉璃大屋顶,而是一排排高达25米的浅灰色花岗岩廊柱,整齐地环列在建筑四周。
正门上方是黄绿相间的琉璃瓦檐口,底下是5米高的花岗岩基座,整个立面庄严、开阔,有一种不带装饰性赘余的力度感。
很多人第一次看到它,心里都冒出过一个疑问:这明明是一座中国的国家殿堂,为什么看起来更像欧洲的古典建筑?那些柱子,那种对称的格局,跟故宫、天坛完全不是一回事。
看过太多古建筑之后,你会发现一个规律:中国传统建筑是“竖向选手”。
比如故宫太和殿,高 27米,宽 64 米,高宽比约 1:2.37。
人站在底下,屋檐像翅膀一样展开,有一种“被兜住”的感觉。
而大会堂高 46 米,宽 336 米,高宽比约 1:7.3。
如果把太和殿比作一只展开翅膀的鸟,大会堂就是一条贴着地面飞超低空的龙——传统元素全在,但比例被压扁、拉长。
1958年底,当设计方案刚刚定下来,建筑界内部就吵开了。
吵得最凶的那个人,是梁思成。
梁思成在1958年的一次会议上,把建筑形式分成了四个等级。
他说,最好的是“中而新”,就是中国的、同时又现代的;其次是“西而新”;再次是“中而古”;最差的,是“西而古”。
按照这个标准,人民大会堂的中选方案,被他归入了最差的那一类。
他说的“西而古”,指的是这个方案在立面上师法了欧洲文艺复兴时期的古典柱廊传统。
梁思成还批评说,这个方案在尺度上犯了简单放大的错误,把开间、层高、门窗都放大了一倍,人走进去会觉得自己变小了,“有到了巨人国的感觉”。
他管这叫“小孩放大”。
这话说得不客气。
但梁思成不是随便发脾气的人。
他从1930年代开始研究中国古建筑,走遍十五个省,测绘了两千多座古建,对“中国建筑应该长什么样”这件事,他有自己一整套体系化的判断。
在他看来,一个国家的核心殿堂,如果在形式上照搬了西洋古典的骨架,那不仅是审美问题,更是文化主体性的问题。
但问题是,当时的中国建筑师,几乎没有人是“不想用民族风格”的。
恰恰相反,1950年代初,在苏联“民族形式、社会主义内容”方针的影响下,中国建筑界曾经掀起过一轮“大屋顶”的高潮。
北京友谊宾馆、民族文化宫、钓鱼台国宾馆,都是那个时期的产物,巨大的琉璃瓦屋顶覆盖在现代钢筋混凝土结构上,试图把传统的宫殿语汇嫁接到新建筑上。
然而这股风潮很快就撞上了两堵墙。
第一堵墙是经济的。
大屋顶造价高昂,在“一五”计划期间已经造成了大量浪费,1955年毛泽东把这种倾向当作“复古主义”来批判。
第二堵墙是技术的。
传统大屋顶的举架体系,是建立在木构架基础上的,当建筑的跨度达到几十米、高度超过三十米时,再套一个大屋顶,不仅结构上别扭,比例上也很难成立。
人民大会堂恰恰是那个把这两堵墙同时撞碎的项目。
张镈是后来人民大会堂施工图阶段的总建筑师。
他晚年回忆过一件事。
设计初期,他脑子里的人民大会堂顶部“还是中国传统的大屋顶结构”,几乎所有参与设计的建筑师都“不约而同地把民族风格放在首位”。
但当他做出了“五段式”的立面构架——也就是中间高、两翼低、横向展开的总体轮廓——之后,他发现传统屋顶已经装不上去了。
他把原因说得很具体。
天安门城楼的宽度大约120米,城楼本身的宽度才60米左右。
而人民大会堂的宽度接近340米。
在这样一个极其舒展的横向体量上,如果做一个传统大屋顶,做小了,像在大体量上扣了一顶小帽子,不但没有气魄,而且比例失调;做大了,屋顶的脊兽高度必然要超过天安门城楼33.7米的屋脊,那整个广场的视觉重心就偏了,“这是设计的大忌”。
这句话很关键。
它说明放弃大屋顶,不是一个“要不要坚持民族形式”的问题,而是一个“建筑尺度已经超出了传统形式所能承载的范围”的问题。
传统屋顶的比例逻辑,是在单体建筑宽度几十米、高度一二十米的尺度上发展出来的。
当建筑宽度膨胀到三百多米,那套逻辑就失效了。
张镈最后说,他“决意突破窠臼另觅出路,放弃了大屋顶的最初设想”。
这是一个建筑师在面对具体技术约束时做出的判断,而不是一个意识形态的选择。
但光有技术判断还不够。
1958年的中国建筑界,意识形态的空气仍然很紧。
1955年批判“复古主义”之后,“大屋顶”成了一个敏感词。
谁要是再提民族形式,很容易被扣上“浪费”“形式主义”的帽子。
可反过来,如果完全不用民族元素,又会被批评为“西化”“丧失主体性”。
建筑师们夹在中间,左右为难。
真正把这个死结解开的,是周恩来。
1959年1月20日,周恩来和彭真召集在京的建筑、结构专家和美术家开了一次座谈会。
会上,梁思成再次提出“西而古”的问题。
周恩来的回答,后来被反复引用。
他说:“我们中国人民之所以伟大,就因为我们能吸收一切对我们有用的东西,要使古今中外一切精华皆为我用。
现在问题不在于是古非古、是西非西,而在于一万人开会,五千人会餐,八个月盖完。
” 这段话的重心不在前半句,在后半句。
周恩来把争论的焦点从“风格归属”转移到了“使用功能和工期约束”上。
他的逻辑很清楚:这个建筑的首要任务是能在十个月内盖起来、能容纳一万人开会、能保证安全和使用。
在这个前提之下,“是古非西”的辨析就变成了一个次要问题。
他还说了一句更务实的话:“只要盖起来不垮,又适用,尽可能漂亮一点,就不能反对它。
大家对这一点要取得一致意见,否则就会争论不休。
” 这话听起来平淡,但在当时的气氛里,它给了所有人一个台阶。
它等于是在说:不要再纠结风格标签了,先把房子盖出来。
有意思的是,最终方案并不是一个纯粹的“西式”方案。
如果仔细看人民大会堂的立面,会发现它在西洋柱廊的骨架之上,揉进了不少中国传统的语汇。
檐口用了黄绿相间的琉璃瓦,柱头的装饰纹样带有中式元素,正门上方镶嵌着巨大的国徽,立面两翼的实墙上后来加上了标语牌。
整体平面呈“山”字形,也是中式建筑布局中常见的意象。
更微妙的是柱子的排布。
134根圆形廊柱,中间两根的间距略宽于两侧,整个排列严格对称,但并非等距。
这种“中间宽、两边渐窄”的处理,在中国传统建筑中是用来标识等级和轴线的常用手法。
张镈在设计时,把这种中式韵律感嵌入了西洋柱廊的框架里。
所以,人民大会堂并不是“没有采用中国本土风格”。
它采用的是另一种策略:不再把传统形式当作一个必须整体套用的外壳,而是把传统元素拆解成可用的“零件”,嵌入一个以功能和尺度为主导的现代骨架之中。
这个策略,在当时的语境下,有一个更准确的说法,叫“中而新”——虽然梁思成认为中选方案配不上这个标准,但周恩来和彭真反复强调的“古今中外一切精华皆为我用”,本质上就是在往这个方向走。
还有一个容易被忽略的背景。
1958年国庆工程启动时,中苏关系已经开始出现微妙的变化。
参与天安门广场规划的苏联专家在工程开始前已经全部撤出。
这意味着人民大会堂的设计,是在没有苏联专家直接参与的情况下完成的。
那些看起来“苏式”的厚重感,更多来自此前几年苏联建筑思想的影响惯性,而不是苏联人的现场指导。
换句话说,人民大会堂的柱廊,不是“苏联人让我们这么盖的”,而是中国建筑师在自己的判断和约束下做出的选择。
回过头来看,这场关于风格的争论之所以没有导致一个“中式大屋顶”的方案,原因是多层的。
最表层的原因是尺度——三百多米的建筑宽度,传统屋顶的比例逻辑撑不住。
中间一层的原因是工期——十个月要盖完,大屋顶的复杂构造和琉璃瓦烧制周期都跟不上。
最底层的原因,是1950年代中期之后,建筑界对“民族形式”的理解本身在松动。
当“古今中外皆为我用”成为官方口径,风格的纯度就不再是一个必须优先捍卫的价值。
但这不意味着风格问题不重要。
梁思成的批评是真诚的,他的判断也有专业依据。
周恩来和彭真的务实回应同样是真诚的。
他们面对的是一个真实的两难:一个在文化上需要表达主体性的国家建筑,同时也是一个在功能和技术上必须成立的工程项目。
这两种诉求之间的张力,没有完美的解决方案,只有具体的权衡。
人民大会堂最终呈现出来的样子,就是那个权衡的产物。
它不中不西,或者说亦中亦西。
它用西洋的骨架撑起了中国的体量,用中式的细节柔化了西洋的轮廓。
你可以说它是一个妥协,也可以说它是一个创造。
但无论怎么评价,有一点是确定的:它没有简单地回到故宫的样式,也没有简单地照搬欧洲的宫殿。
它是在一个非常具体的条件下,被一群人用非常具体的方式,一点一点做出来的东西。
整个“下坠”过程大概持续两年,到2030年彻底报废,最后掉进南太平洋那片所谓的“航天器墓地”。
说是一起干,其实分工挺清楚。
俄罗斯出两艘“进步”号货运飞船,美国出一艘专门设计的脱轨飞行器,三艘飞船一起发力,把这座四百多吨的大家伙从四百公里高的地方一点点拽下来。
看到这条消息,我第一反应是,这两个吵了这么多年架的国家,居然还能在太空里搭把手,这事儿本身就挺魔幻的。
国际空间站是1998年开始建的,最初设计寿命只有15年。
结果呢,一延再延,硬撑到了现在,已经是第28个年头了。
说实话,这老伙计早该退休了。
这些年漏气、设备老化、模块故障,隔三差五就出点状况,能撑到今天已经是奇迹了。
所以2028年开始降轨,2030年彻底报废,这个时间表其实不算早,甚至有点晚了。
但我想聊的不是技术,是这背后的人情世故。
你们想过没有,自从2018年以后,美俄航天机构负责人整整八年没面对面交流过。
八年啊,地面上打得再凶,太空里还得靠对方活着,这种关系你说微妙不微妙? 上个月,NASA局长专门跑了一趟哈萨克斯坦,观摩了俄罗斯飞船的发射。
这场见面,与其说是为了看发射,不如说是为了谈“后事”,国际空间站的后事。
说白了,国际空间站是冷战结束后美俄“和解”的产物,是当年双方在太空里搭的一座桥。
现在这座桥要拆了,桥两头的人怎么拆,拆完之后各走各路还是接着搭新桥,这些事儿比飞船怎么脱轨复杂多了。
俄罗斯那边已经在盘算自己的轨道站了,说是2028年开始在国际空间站基础上搞自己的舱段,2030年脱离出来单飞。
美国那边呢,更倾向于让商业公司来接盘,搞私营空间站。
两边各怀心思,但面子上还得把最后这出戏演完。
还有一个细节值得琢磨。
美国那艘脱轨飞行器,是跟SpaceX签的合同,价值8亿多美元,以“龙”飞船为基础改造,动力是普通版本的四倍。
花这么多钱给一个快报废的东西“送终”,有人说值,毕竟这么大个空间站,失控掉下来砸到哪儿都不是闹着玩的。
也有人说不值,不如省下来搞点新项目。
我觉得吧,这事儿不能光算经济账。
国际空间站这二十多年,养活了成千上万的科研人员,产出了数不清的科研成果。
更重要的是,它证明了人类可以在太空里长期合作,哪怕地面上吵得再凶。
现在要说再见了,体面地送走它,是对这段历史的基本尊重。
当然,也有人会说,国际空间站没了,不就剩咱们的“天宫”独一份了吗?这话听着提气,但我觉得没必要这么比。
太空那么大,容得下多个空间站。
人家拆桥是人家的事,咱们搭好自己的桥就行了。
更何况,美俄表面上是给空间站“送终”,实际上各自都在布局下一代空间站,玩法比现在更狠。
最后说一句,2028年开始降轨,2030年坠毁。
从现在算起,还有不到四年。
这座飞了近三十年的“太空城市”,很快就要在南太平洋的波涛之下,变成一堆永远沉默的碎片。
一个时代,就这么结束了。