《Life Sciences in Space Research》：Analog Habitat Health and Safety Protocol: Replicable Standard System for Analyzing Data related to Human Factors in Simulations
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本研究开发了一种整合监测协议，参考极地模拟经验，结合软系统方法论与比较分析，设计了一个包含生物、生理、医疗及心理数据的跨学科系统，提出自动化的自适应响应机制以支持长期孤立任务。该模型为未来月球和火星任务及地球极端环境探险提供了可扩展的健康安全标准。
保罗拉·巴罗斯-德尔本（Paola Barros-Delben）|阿格涅什卡·斯科鲁帕（Agnieszka Skorupa）|普里西拉·巴罗斯-德尔本（Priscilla Barros-Delben）|娜塔莎·巴罗斯-德尔本（Natasha Barros-Delben）|洛兰·奥利维尔（Lorrane Olivlet）|雷切尔·韦雷斯因格（Rachel Weeresinghe）|蒂亚戈·门德斯（Thiago Mendes）|佩德罗·马奎斯-昆特伊罗（Pedro Marques-Quinteiro）|卢西亚诺·埃马努埃尔·冈萨雷斯（Luciano Emanuel Gonzalez）|丹妮拉·西尔维斯特雷（Daniela Silvestre）
波兰西里西亚大学
摘要
随着太空探索成为人类新的前沿领域，与孤立、封闭和极端（ICE）环境相关的健康与安全挑战变得越来越重要。本研究探讨了集成监测协议的发展，旨在为类似和真实太空任务中收集和分析人类因素指标建立可复制的标准，同时借鉴了极地环境中的现有方法。一项为期一个月的模拟任务由六名成员组成，在此期间设计了任务前、任务中和任务后的监测协议。该方法结合了软系统方法论（Soft Systems Methodology, SSM）来建模复杂系统，并对为极地探险（特别是在南极洲）开发的ICE技术进行了比较分析，同时直接观察了现有系统。所建立的系统采用跨学科框架，整合了生物学、生理学、医学和心理学数据。本研究的一个关键成果是提出了一种自动适应性响应机制，能够创建个性化档案和标准化评分，这些档案和评分在整个任务过程中不断演变。研究结果强调了在长时间隔离情况下为机组人员制定灵活协议的必要性，同时保持用于比较分析的标准化指标。这些协议可以适应为期两周的任务，从而扩大其在各种模拟太空环境中的适用性。这项研究有助于开发符合未来载人登月和火星任务要求的健康与安全监测模型，以及适用于地球上偏远和具有挑战性的环境的探险。
引言
太空探索代表了人类的最后前沿。在人类首次踏上月球的五十年后，即21世纪，人们对太空探索的投资再次增加（Cromwell等人，2021年；Zivi等人，2020年）。这场新的太空竞赛由政府和私营公司推动，旨在在近地轨道（Low Earth Orbit, LEO）之外——即距离地球表面约160公里至2000公里的空间区域——建立持续的人类存在，包括在国际空间站（ISS）以及计划中的月球和火星任务中（Melamed等人，2024年）。基于美国国家航空航天局（NASA）提出的五大人类太空飞行风险（即太空辐射、隔离与封闭、距离地球遥远、重力场、恶劣/封闭环境），长期人类太空飞行的主要挑战在于开发机制，以更好地理解和预测对宇航员健康和机组动态的新出现的风险，以及太空基础设施和航天器设计与宜居性的问题，同时确保人类在太空中能够茁壮成长（Fisher等人，2020年）。
保障宇航员免受微重力、压力变化、电离辐射和隔离等不利影响是当务之急。持续监测和预防措施至关重要，通常通过标准化协议和检查清单来实现（Wadhwa等人，2024年）。在太空中监测宇航员的健康和安全指标本质上复杂且成本高昂，且受到样本量极小的限制，这限制了研究和干预策略（Cromwell等人，2021年；Wadhwa等人，2024年；Zivi等人，2020年）。因此，太空模拟环境中的模拟已成为后勤上可行的替代方案，在太空探索中发挥着越来越重要的作用（Agaptseva等人，2024年；Heinicke & Arnhof，2021年）。
在太空和太空模拟环境中，与人类因素相关的研究关键领域包括医学方面，如应急响应、免疫变化、生物老化、骨骼和肌肉表现以及药物干预（Diak等人，2024年；Muramatsu等人，2025年；Robertson等人，2020年）。在心理领域，认知功能、情绪调节、行为模式（De la Torre等人，2024年）以及由细胞因子和激素等分子标志物介导的压力反应特别受到科学关注（Feiveson等人，2022年），显示出不同知识领域的合作。
跨学科和跨领域合作，特别是在跨文化研究中，吸引了全球的研究人员（Barros-Delben，2025年；Mendes等人，2024年），促进了太空科学的新方法的发展，包括对任务后生物老化的研究（Campisi等人，2024年）。这些研究在所谓的太空模拟环境中显著增加。
太空模拟环境作为模拟太空活动的受控环境（Alexander & Bannova，2021年）。这些环境——如极地地区的孤立研究站、高海拔沙漠、水下实验室和封闭的人工栖息地——复制了与太空任务相似的物理、心理和操作条件。它们为测试技术和方法论框架提供了理想平台，适用于未来的外星应用（Bensch等人，2024年；Sauro等人，2021年），显著节省了成本并克服了后勤障碍（Agaptseva等人，2024年；Marques-Quinteiro等人，2023年），尽管在这些环境中也存在典型的导航困难。
地球的一个自然太空模拟环境是南极洲，在那里对在极端条件下工作的个体进行了类似的健康与安全研究（Barros-Delben & Cruz，2023年；Barros-Delben等人，2019年）。在南极洲和北极等极地地区，研究重点关注隔离和封闭对群体的影响，旨在开发策略以减轻不良的健康与安全后果，同时提高表现和适应性（Walotek等人，2024年）。尽管人工模拟环境可以更好地控制变量且实施成本较低，但应引入类似太空中的紧急性和更现实的规划和后勤执行要求以及自给自足的需求。
投资于宇航员的健康与安全既体现了社会责任也体现了战略远见。维护机组人员的福祉可以降低生病、人为错误和事故的可能性，从而提高任务成功率和危机预防能力，特别是在高成本的太空探险中。本研究旨在借鉴现有经验和在孤立、封闭和极端（ICE）环境中的干预措施，调整和完善适用于太空任务机组的可复制健康与安全协议（Barros-Delben等人，2024年）。它故意排除了在自然实验室中无法复制的太空限制因素，如低重力、减压条件和强烈的紫外线照射。
部分摘录
当前的太空探索
太空探索是人类历史的根基之一。它是当前的前沿，也是我们文明未来的必然路径。与冷战时期的竞争相比，这场现代竞赛更多是技术实力的体现，而非意识形态的优越性展示（Bains，2022年）。
美国国家航空航天局（NASA）正在为“阿尔忒弥斯”计划做准备，计划在本十年晚些时候实现人类在月球上的永久存在（NASA，2025年），作为迈向
样本特征
本研究是在一项为期一个月的太空模拟任务中进行的，参与者为来自美国、印度、波兰、加拿大、巴西和斯洛文尼亚的六名来自不同科学领域和文化背景的成员。需要强调的是，当前研究的样本量较小。尽管大样本研究在方法学上通常被认为更可靠，但忽视小样本可能会导致忽略许多团队和团队层面的现象
结果
本研究的主要成果是开发了一种适用于极端环境下的健康与安全支持系统（PROGSS），该系统最初是为极地环境设计的。PROGSS系统的分析功能——被构想为一个不断发展的系统，而不是一个封闭的解决方案——在图1中进行了示意性展示。该系统旨在实现渐进的跨学科行动，这与极端环境和紧急情况的复杂性相一致。
讨论
本研究表明，像PROGSS这样的集成监测系统可以帮助简化操作流程，减少日常健康与安全相关任务所需的时间，并提高模拟任务期间机组的自主性。用户反馈表明，将心理、生理、医学和操作指标整合到一个统一平台中提高了清晰度并减少了冗余。这些发现突显了跨学科系统设计的实际益处
标准化、可复制性和未来验证计划
作为逐步标准化的策略，提出了定义共享的最低评估标准，以确保研究之间的方法学可复制性和可比性，同时不损害对当地环境的敏感性或个别研究的自主性。这种方法使得能够在不同群体和环境之间进行横断面和纵向分析，逐步扩展模型的通用性，同时保持其复杂性
结论
本研究旨在开发一个全面的健康与安全监测模型，以满足未来载人登月和火星任务的要求，以及适用于地球上难以到达的环境中的探险。通过将软系统方法论（SSM）作为方法论框架和组织学习工具，本研究促进了最终模型的迭代构建和验证。此外，还采用了德尔菲方法（Delphi method），这是一种结构化的咨询技术
伦理声明
本研究遵循《赫尔辛基宣言》进行，得到了LunAres栖息地任务组织者和参与者的批准。这项研究源于一个博士项目（Barros-Delben，2023年），遵守了巴西所有伦理标准，包括机构伦理审查和知情同意程序。由于PROGSS系统整合了生物医学和心理指标，所有数据管理协议均符合巴西的通用标准
CRediT作者贡献声明
保罗拉·巴罗斯-德尔本（Paola Barros-Delben）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，验证，监督，资源管理，项目管理，方法论，调查，概念化。阿格涅什卡·斯科鲁帕（Agnieszka Skorupa）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，监督。普里西拉·巴罗斯-德尔本（Priscilla Barros-Delben）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，监督。娜塔莎·巴罗斯-德尔本（Natasha Barros-Delben）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，方法论。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
感谢LunAres、苏黎世大学以及参与这项为期一个月的太空模拟任务的技术团队。感谢在研究开发中提供咨询的专家们，他们为这个跨学科和国际项目做出了贡献，将多项研究整合为一个整体。同时感谢巴西国家科学技术发展委员会（CNPq）和圣卡塔琳娜研究基金会（FAPESC）对项目各阶段的支持。
资金支持：这项研究得到了
