南极太空模拟环境中机组凝聚力的客观评估的接近度测量

《Frontiers in Psychology》：Proximity measurements for objective assessments of crew cohesion in an antarctic space analog environment

　　

**摘要**
宇航员将在长期太空探索任务中，于孤立、封闭且极端（ICE）的太空环境中度过长时间。在狭小空间内与少数机组成员持续封闭相处，需要高水平的机组凝聚力以促进任务成功和机组成员福祉。过去，衡量机组凝聚力最常用的方法是问卷调查，但问卷调查往往具有较高的参与者偏差。近来，研究人员分析了视频记录，这些记录提供了详细的接近度信息，但评分耗时且易受观察者间偏差影响。在此，研究人员通过机组成员在南极两次持续10-14个月的越冬任务（2015年N=13，2016年N=12）中佩戴的接近度传感器，测量了机组人员之间的接近度，作为机组凝聚力的替代指标。这些传感器记录了机组成员彼此靠近的情况，从而能够识别机组成员互动和机组成员退缩的趋势。研究人员证明，接近度是一种不引人注目、客观且易于获取的机组凝聚力替代指标，能够揭示任务期间随时间发生的系统性变化。这包括随着任务进展，由于独处时间增加而导致的机组凝聚力下降，以及第一年的平均机组凝聚力得分高于第二年。本研究的发现可用于监测机组成员突然或逐渐从其他机组成员中退缩的情况，并在不损害机组自主权的前提下，不引人注目地提供对机组凝聚力的洞见。

**论文解读文章**

**研究背景**
随着人类探索太空的深入，长期太空任务（如火星任务）将要求宇航员在孤立、封闭且具有生命威胁的环境中度过长时间。国际空间站（ISS）上6-12个月的任务已显示出心理社会风险，而更长的任务（如500天的火星参考任务）将进一步加剧这些问题。南极研究站被认为是高保真度的太空模拟环境，因其具有与太空类似的隔离、封闭、极端气候（如严寒、光照周期变化）以及多样化的研究人群。在此类环境中，机组凝聚力（crew cohesion）被视为任务成功和机组成员福祉的关键因素。以往研究主要通过问卷调查评估机组凝聚力，但这种方法易受文化偏差、回忆偏差等影响。视频分析虽能提供详细的互动信息，但耗时且存在观察者间差异。因此，需要一种客观、连续且不引人注目的方法来评估机组凝聚力。

**研究内容与结论**
研究人员在南极Concordia站的两项连续越冬任务（2015年N=13，2016年N=12）中，对25名机组成员进行了为期10-14个月的观察。他们使用佩戴于非优势手腕的加速度计（Actigraph Link）持续记录机组成员间的接近度数据。通过蓝牙低能耗技术，设备每分钟检测一次附近其他设备的信号强度指示（RSSI），并将接近度视为二元变量（是否接触）。研究旨在验证接近度测量作为机组凝聚力替代指标的有效性，并分析凝聚力随时间的变化趋势。结果发现：
1. 第一年机组平均凝聚力得分（ω_h=0.57）高于第二年（ω_h=0.51），表明机组凝聚力随任务进展而下降。
2. 机组成员独处时间随任务推进而增加，第一年机组平均独处时间为62.1%，第二年降至52.4%（因技术差异需谨慎比较）。
3. 因子分析揭示了机组成员间的“小团体”结构，其中通用因子（g）的强度（ω_h）可反映整体凝聚力水平。
4. 个体水平的“共处度”（实际接触次数与可能接触次数之比）显示，部分机组成员（如第一年的#4）在任务后期出现社交退缩趋势。
5. 群体生活量表（GLS）评分与凝聚力指标的相关性在两年间不一致，提示可能存在回忆偏差或量表侧重个体特征而非团队功能。

**研究意义**
该研究证明，佩戴式加速度计可提供连续、客观且低负担的接近度数据，作为评估机组凝聚力的有效工具。与问卷调查和视频分析相比，该方法避免了参与者偏差和观察者变异，同时保护了隐私。研究发现可用于监测机组成员的社会退缩行为，为早期干预提供依据，从而提升任务成功率和机组成员福祉。论文发表在《Frontiers in Psychology》。

**主要技术方法**
1. **接近度传感器**：使用腕戴式加速度计（Actigraph Link）的低能耗蓝牙功能，每分钟记录一次附近设备的存在，将接近度视为二元变量（接触/未接触）。
2. **数据收集**：在南极Concordia站（由法国极地研究所IPEV和意大利南极研究计划PNRA运营）的两项越冬任务（2015年N=13，2016年N=12）中，收集25名机组成员的数据。最终纳入分析样本为21人（第一年11人，第二年10人），因部分参与者佩戴时间不足50%或提前停止佩戴而被排除。
3. **统计分析**：包括计算二元组接近度百分比、个体独处时间比例、因子分析（斜交旋转和双因子旋转）以识别社交小团体，以及使用分层ω系数（ω_h）量化整体凝聚力。此外，与群体生活量表（GLS）评分进行皮尔逊相关分析。

**研究结果**
**图1：机组二元组接近度分布**
热图显示，第一年机组中#1和#5组（37.2%）及第二年机组中#3和#4组（36.2%）的接近度最高；第一年#4和#9组（7.9%）及第二年#3和#5组（8.7%）的接近度最低。个体层面，第一年#10独处时间最长，第二年#9独处时间最长。

**图2：个体独处与互动时间分配**
第一年#9和#10独处时间超过75%，而#2和#5仅约50%；第二年#9独处时间最高（61%），#10最低（40%）。第一年平均独处时间（62.1%）高于第二年（52.4%），但需考虑技术差异。

**图3：因子分析揭示社交结构**
斜交旋转显示第一年存在两个“小团体”（因子1和因子2），双因子模型显示通用因子（g）解释大部分协方差（ω_h=0.57），表明整体凝聚力较强。第二年通用因子强度下降（ω_h=0.51）。第一年#9和#10对整体凝聚力贡献最低，#2和#5贡献最高；第二年#6和#9贡献最低，#10贡献最高。

**图4：第二年机组接近度动态热图**
任务前12周，#1和#8组接近度较高，之后呈下降趋势。因子分析按任务半程比较显示，第一年和第二年的后半程机组凝聚力均低于前半程。

**图5：个体共处度与平均水平的比较**
第一年#4在任务前3个月接近平均水平，随后社交退缩；第二年#5除6月中旬（冬季中期庆祝周）外均接近平均水平。

**图6：GLS评分与凝聚力指标的相关性**
第一年，GLS评分与双因子g得分为负相关（R2=0.38），但与其他指标的相关性较弱且方向不一致；第二年所有相关性均较低且方向相反，可能与回忆偏差或量表特性有关。

**讨论与结论**
讨论部分指出，机组凝聚力下降是封闭极端环境（ICE）中的常见现象，可能与社交回避作为应对机制有关（Palinkas, 1992）。接近度测量能捕捉个体社交退缩趋势，有助于早期识别人际冲突或心理健康问题。然而，该方法无法区分互动性质（积极/消极/中性），且受机组成员职责（如厨师与医生工作地点固定）影响。此外，第二年由于蓝牙技术故障导致数据丢失2.6%，且设备无法同时作为信标和接收器，限制了年度间比较。未来研究应结合群体生活量表的多方评估、计算模型预测社交关系，以及利用计算机视觉自动分析视频数据。结论部分翻译如下：
**结论**
研究发现，不引人注目的接近度测量提供了关于机组成员间接近度的有用信息，可作为机组凝聚力的替代指标，并揭示了南极越冬任务中凝聚力随时间的变化。该技术可用于未来长期太空任务，使飞行医生和心理支持人员能够持续监测机组互动，并在机组成员出现社交退缩迹象时进行早期干预。