时间：2022-12-25 12:37:02
原标题：看不到触摸屏吗？ 载人航天器的按钮很有讲究
天和核心模块成功入轨，中国载人航天全面进入空间站时代。 两名航天员分别由三名航天员先后乘坐神舟十二号、十三号进入太空，驻扎在“天宫”。
从连接天地的视频中，可以看到宇宙飞船内部的布局，更加细心的网友注意到了宇宙飞船和宇宙空间站内部的很多按钮。 这些按钮功能复杂，旨在帮助宇航员在太空更好地驾驶航天器。
宇航员一边看操作说明书一边操作按钮
令人眼花缭乱的驾驶席
20世纪70年代以前，由于计算机技术尚不成熟，科研人员使用汇编语言开发航天器操作指令，载人航天器通过显示屏显示状态和操作流程，安装了大量操纵杆、按钮、报警灯、仪器仪表等。
当时，美国、苏联载人飞船大多采用机电式仪表，驾驶舱布局借鉴了同期飞机座舱“T”形布局。 根据载人航天器的航行任务，航天员操作中最重要的仪器，如全姿态仪、高度计、飞行高度等基本仪器，将被纳入航天员视野，以完成航天员的主要任务。 除此之外，一些次要的飞行仪表被安排在主视区附近。
摄影师丹温特斯拍摄了一本名为《太空舱》的写真集。 照片展示了“奋进号”、“亚特兰蒂斯号”和“发现号”三艘航天飞机的驾驶舱。 驾驶舱操控台附近配置了形状和功能各异的按钮，安装在驾驶舱的4面墙上，也铺在“天花板”上。
2015年1月16日，美国航天局公布了国际空间站内部结构的视频。 为了满足宇航员生活、空间站维护、科研等需要，空间站按钮功能更加丰富。
美国航天局公布的国际空间站内景照片
这些按钮有保证航天器正常运行的按钮，主要有操作姿态控制系统、生命维持系统、报警通信系统等按钮； 还有保证宇航员工作和生活的按钮，如操作空气更新系统、废水处理和再生系统、太空服务等。 其作用包括控制航天器飞行姿态、监测航天器工作状态、保护航天员生命等。 但这些系统往往由计算机自动控制，宇航员只有在紧急情况下或有特殊需要时才手动操作按钮。
看不见的触摸屏
载人航天器按钮这么多，科学合理的设计就显得尤为重要。 在确保操作性的同时，需要避免容易引起问题的设计。
比如载人航天器在航天过程中，由于航天环境复杂，航天员往往会在倒立状态下操作按钮，输入复杂的指令可能会比较困难。 因此，在定义按钮时，必须避免让宇航员频繁输入指令，输入过长的指令。
载人航天器中应尽量避免大面积采用触摸屏。 触摸屏很容易操作，给人们的生活带来了极大的方便，但很少出现在载人航天器中。 为什么会这样呢？
首先，触摸屏从操作性方面来看容易“误操作”。 与需要“按下”物理按钮的动作不同，触摸屏上的虚拟按钮是“点到点”。 由于航天员在飞行过程中会出现剧烈晃动，此时很难“一击即中”，航天员在这种情况下很难通过触摸屏操控航天员。
其次，从可靠性方面来看，与物理按钮相比，触摸屏更容易出现问题或损坏。 另外，发生问题时，不能使用的是整个画面的操作键。 如果触摸屏成为主要操纵系统的唯一操作介质，一旦出现问题，宇航员将失去对航天器的控制。
与此相反，物理按钮被公认为最可靠的设计，随着载人航天器的发展。 在操作过程中提供物理反馈，比触摸屏更真实、更准确。
猎户飞船控制接口
按钮设计的五大原则
航天器不是程序员的电脑。 命令输入结束后，等待输出结果就可以了。 在日常飞行中要完成舱外维护、科学实验、人体健康检查等任务，不可避免地需要宇航员手动操作按钮来完成特定任务。 设计师根据用户需求设计产品的原则主要有五个：
一个是按钮的设计绝对简单。 要将复杂的功能合并为一个按钮，一个操作按钮完成一个功能； 另外，按钮相互独立，一个按钮的破损不影响其他按钮的正常动作。
例如，主体的对接、分离动作分别由独立的按钮控制，包括根据程序设定控制对接、分离、手动对接、分离的按钮。
二是装备操作说明书。 宇宙飞船的设计者制作了操作说明书，但是为了完美地完成演示验证试验，熟悉这些操作需要很多时间。 虽然不是宇宙飞船的设计者，而是受过长期的训练，但是在高压环境下，不能依赖宇航员对操作指令的记忆，而必须具备操作说明书以备不时之需。
“神舟十二号”宇航员在进行操作时手里拿着操作说明书。 这是设计师为用户准备的。
三是按功能重要性分布按钮位置，设置不同颜色的按钮灯。 这些设计有助于宇航员直观了解按钮功能的重要性，在缩短搜索时间、便于操作的同时，还可以降低犯错的概率。
美国航天飞机上的按钮遵循以上原则，这些不同颜色的按钮有规律地排列在驾驶台上，一目了然。
四是重要指标、警报一目了然。 载人航天器出现问题时，不仅需要报警，还需要警示灯闪烁，警示灯也被设置成不同的颜色来区分报警的严重程度。
红色显示为最高警报，应该将最棘手的问题放在最明显的位置，例如缺氧时。
五.需要防误操作设计。 重要的操作按钮应配备保护套，避免意外触摸。 例如，后退按钮。 想象一下，在执行任务时宇航员意外按下了后退按钮……
此外，载人飞船采用软件、硬件对操作流程进行协同控制，例如飞船姿态控制由测量仪、数据处理系统、执行器三部分进行。
未来的趋势
人机交互坚持以人为本的设计理念，经过多年的发展，语音控制技术水平迅速提高，在语音识别技术的支持下，计算机能够理解人类的语言指令并完成操控。 该技术可用于载人航天器的飞行自动化。 该功能的扩展不仅可以减轻航天员操作的体力负担，还可以缩短航天员的反应时间。
2020年5月31日，SpaceX公司开发的载人“龙”宇宙飞船首次飞行成功。 在发射过程中，许多人除了运载火箭外，还注意到载人“龙”飞船的操作系统。 它的操作界面没有配置很多按钮和拨盘，而是采用了看起来像抬起了特斯拉电动汽车触摸屏的超大触摸屏。 画面上集成了很多复杂的系统，整个操作系统看起来非常酷，令人惊讶。 物理按钮很少，所以整个驾驶舱非常简洁，充满科技感。
载人“龙”宇宙飞船超大触摸屏
作为载人“龙”宇宙飞船上紧急用的物理按钮
随着航天技术的发展，一系列的变化正在逐步推进，载人航天器的物理按钮也在逐渐减少。
随着触摸屏可靠性的提高和语音助手技术的发展，在不久的将来，载人航天器将非常容易得到，也许会更加符合我们心中宇宙飞船的样子。 (文)马振政) )。
来源：中国航天新闻微信公众号
