Кіріспе
Адамның кеңістіктегі өз денесінің орнын дұрыс анықтай алмауы – кеңістіктік бағдарсыздық – көру мүмкіндігі шектеулі кезеңдерде жиі кездеседі, себебі бағытталғандық үшін көру сезімі басым болып табылады. Есту жүйесі, вестибулярлық жүйе (ішкі құлақтың ішінде) және проприоцептивтік жүйе (теріде, бұлшықеттерде, сіңірлерде және буындарда орналасқан сезімтал рецепторлар) бірлесіп қозғалысты тепе-теңдікпен үйлестіреді, сонымен қатар көруге байланыссыз иллюзиялық сезімдерді тудыруы мүмкін, нәтижесінде күшті көру белгілері болмағанда кеңістіктік бағдарсыздық пайда болады. Авиацияда кеңістіктік бағдарсыздық ұшақтың биіктігін дұрыс қабылдамауға, сондай-ақ ұшақтың қозғалысын (бұрылса, жоғары көтерілсе немесе төмен түссе де) дұрыс түсінбеуге әкелуі мүмкін. Ұшқыштар үшін ұшақтың биіктігін дұрыс анықтау түнде немесе нашар ауа-райы жағдайында, көкжиек көрінбейтін кезде аса маңызды, ал кеңістіктік бағдарсыздық көптеген авиациялық апаттарға себеп болған. Көру мүмкіндігі төмендеген басқа жағдайларда да, мысалы, су астына түсу операцияларында кеңістіктік бағдарсыздық пайда болуы мүмкін.
Spatial disorientation is the inability to determine position or relative motion, commonly occurring during periods of challenging visibility, since vision is the dominant sense for orientation. The auditory system, vestibular system (within the inner ear), and proprioceptive system (sensory receptors located in the skin, muscles, tendons and joints) collectively work to coordinate movement with balance, and can also create illusory nonvisual sensations, resulting in spatial disorientation in the absence of strong visual cues. In aviation, spatial disorientation can result in improper perception of the altitude of the aircraft, referring to the motion of the aircraft (whether turning, ascending or descending). For aviators, proper recognition of aircraft altitude is most critical at night or in poor weather, when there is no visible horizon, and spatial disorientation has led to numerous aviation accidents. Spatial disorientation can occur in other situations where visibility is reduced, such as diving operations.
Ұшу қауіпсіздігі, тарихы және статистикасы
Ұшу кезінде кеңістіктік бағдарлау қиын, себебі көптеген сенсорлық ынталандырулар (көрнекі, вестибулярлық және проприоцептивті) шамасы, бағыты және жиілігі бойынша әртүрлі болады. Көрнекі, вестибулярлық және проприоцептивті сенсорлық сигналдар арасындағы кез келген айырмашылық немесе қарама-қайшылық сенсорлық үйлесімсіздікке алып келеді, бұл иллюзияларды тудырып, кеңістіктік дезориентацияға ұшыратуы мүмкін. Көрнекі сезім бағдарлауға ең үлкен үлес қосады. 1926 жылы Окер Крисси Филдте доктор Дэвид А. Майерс жүргізген Барни креслосымен тепе-теңдік сынағына түсті; ол бастан өткерген соматогиральді иллюзияның қайталануы және кейін бұрылыс индикаторын қолданып сәтті өткен қайта сынақ, оны құралдық ұшуды дамытуға және жақтауға итермеледі. Лейтенант Карл Крейнмен бірге Окер 1932 жылы «Теория және практикада соқыр ұшу» оқулығын жариялады. Құралдық ұшуды оқытудың белді жақтастары Альберт Хегенбергер және Джимми Дулиттл болды. 1983 жылы кеңестің жаңа нұсқасы AC 60-4A ретінде шығарылды, онда кеңістіктік дезориентация «қай жақ екенін анықтай алмау» деп анықталды. Статистика көрсеткендей, жалпы авиациялық апаттардың 5-10% кеңістіктік дезориентацияға байланысты, оның 90% өліммен аяқталады. Ғарыштық D және G күштерінен туындаған есінен айырылу (g LOC) әскери авиацияда адам факторынан болатын өлімнің ең көп таралған себептерінің бірі болып табылады. Кеңістіктік дезориентация оқиғаларының таралуын зерттеуде «ұшқыш ұзақ уақыт ұшса, кем дегенде бір рет [кеңістіктік дезориентация] сезімін бастан өткермеу мүмкіндігі жоқ» деген қорытынды жасалды. Басқаша айтқанда, ұшқыштарды екі топқа бөлуге болады: кеңістіктік бағдарын жоғалтқандар және болашақта жоғалтатындар.
Физиологиясы
Адамның кеңістікте бағытталғанына мүмкіндік беретін төрт физиологиялық жүйе бар. Көру – бағдарлаудың басым сезімі, бірақ вестибулярлық жүйе, проприоцептивтік жүйе және есту жүйесі де маңызды рөл атқарады. Кеңістіктік бағдарлау (керісі – кеңістіктік бағдарсыздану, немесе кеңістіктік D) – дененің қозғалыс кезінде де, тыныш күйде де айналағы ортаға (физикалық кеңістікке) қатысты бағытын және қалпын сақтау қабілеті. Адамдар жерде кеңістіктік бағдарлауды сақтау үшін эволюциялық дамыды. Жердегі жақсы кеңістіктік бағдарлау көру, есту, вестибулярлық және проприоцептивтік сезімдерден алынған ақпаратты пайдалануға негізделген. Сызықтық үдеу, бұрыштық үдеу және гравитацияның өзгеруін вестибулярлық жүйе және проприоцептивтік рецепторлар анықтайды, содан кейін мида осы ақпарат көру деректерімен салыстырылады. Ұшудың үш өлшемді ортасы адам организміне жат, ол сезімдердің қақтығысуына және иллюзияларға әкеледі, бұл кеңістіктік бағдарлауды қиын, кейде тіпті мүмкін емес етеді. Осы түрлі көру және көруге қатысты емес иллюзиялардың нәтижесі – кеңістіктік бағдарсыздану. Белгілі бір ұшақ үдеуімен байланысты бағдарсыздануды сандық түрде болжау үшін әртүрлі модельдер әзірленді.
Вестибулярлық жүйе және сезімдік иллюзиялар
Вестибулярлық жүйе ішкі құлақтағы арнайы органдар арқылы сызықтық және бұрыштық (айналмалы) үдеуді анықтайды. Сызықтық үдеулер отолиттік органдармен, ал бұрыштық үдеулер жартылай дөңгелек каналдармен анықталады.
Алдамшы сезімдер
Көрнекі көкжиек сияқты визуалды сілтемелер немесе белгілер болмаса, адамдар қозғалыс және тепе-теңдік сезімін қалыптастыру үшін визуалды емес сезімдерге сенеді. Ұшудың қалыптан тыс үдеу ортасында вестибулярлық және проприоцептивті жүйелер шатастырылуы мүмкін, нәтижесінде кеңістіктік бағдарсыздық туындайды. Ұшақ маневр жасағанда, көліктің жылдамдығының өзгеруінен (сызықтық үдеу) және/немесе бағыттың өзгеруінен (бұрылма үдеу және центробектік күш) инертті күштер пайда болуы мүмкін, бұл вертикальды дұрыс бағалауда қателікке әкеледі, себебі гравитация мен инерттіліктің күштерінің қосындысы вестибулярлық жүйенің Жер орталығына қарай бағытталған гравитацияның тік бағыты деп қабылдауымен сәйкес келмейді. Идеалды жағдайда, визуалды белгілер иллюзиялық вестибулярлық сигналдарды жою үшін жеткілікті ақпарат береді, бірақ түнде немесе нашар ауа-райында визуалды сигналдар осы иллюзиялық визуалды емес сезімдермен басылып қалуы мүмкін, нәтижесінде кеңістіктік бағдарсыздыққа ұшырау мүмкіндігі туады. Төмен көріну жағдайларына түнгі уақыт жатады. Сонымен қатар, орындыққа түсетін қысымның айқын өзгеруінсіз біртіндеп көтерілу немесе түсу мүмкін. Кейбір ұшақтарда, теріс g күшін тудырмай, тікелей айналым жасауға болады, сондықтан визуалды сілтемесіз, ұшқыш оны сезбей, басымен төмен қарап ұшуы мүмкін. Кез келген бағыттағы қозғалыстың біртекті өзгеруі вестибулярлық жүйені белсендіру үшін жеткілікті күшті болмауы мүмкін, сондықтан ұшқыш ұшақтың үдеп, баяулап немесе бұрылып жатқанын сезбеуі мүмкін. Гироскопиялық ұшу аспаптары, мысалы, күй индикаторы (жасанды көкжиек) және бұрылу және сығанау индикаторы, визуалды емес сезімдерден туындайтын қате сигналдарды жою үшін ақпарат беруге арналған.
Отолиттер мен соматогравтық иллюзиялар
Екі отолит мүшесі, сакула және утрикула, әр құлақта орналасқан және бір-біріне тік бұрышпен орналастырылған. Утрикула көлденең жазықтықтағы сызықтық үдеудің өзгеруін анықтайды, ал сакула тік жазықтықтағы сызықтық үдеуді анықтайды; адамдар тік үдеудің ауырлық күшінен туындайтынын қабылдауға бейімделген. Дегенмен, сакула мен утрикула, гравитация тік жазықтықта шектелмегенде немесе көліктің жылдамдығы мен үдеуі гравитация күшімен салыстыратын инерциялық күштер тудырғанда, жаңылыстырушы сезімталдық тудыруы мүмкін, себебі отолиттер тек үдеуді анықтайды және инерциялық күштерді гравитация күшінен ажырата алмайды. Ұшақ ұшқышы көзге анық көрінетін горизонтты көре алмайтын жағдайға түскен кезде, ішкі құлақтағы дрейф түзетілмей жалғаса береді. Кез келген ось бойынша айналу жылдамдығының қателіктері секундына 0,2-0,3 градус жылдамдықпен жинақталуы мүмкін. Егер ұшқыш гироскопиялық ұшу құралдарын тиімді қолданбаса, бұл қателіктер ұшақтың басқаруын жоғалтуға әкелетін деңгейге жетеді, әдетте, «қабір спиралі» деп аталатын тік, құлауға ұрындырушы бұрылыста. Бұл процестің барлық кезеңінде, маневрге дейін және оның ішінде, ұшқыш бұрылыс жасалып жатқанын білмей, ұшақ тік ұшуда деп санайды. 1954 жылы өткізілген зерттеуде («180 градустық бұрылыс эксперименті») Иллинойс университетінің Әуе шаруашылығы институты 20 пилоттың ішінде 19-ы, аспаптық рейтингі жоқ, симуляциялық аспаптық жағдайға кіргеннен кейін көп ұзамай «қабір спираліне» түскенін анықтады. 20-шы пилот та ұшақтың басқаруын жоғалтты, бірақ басқа маневр кезінде. Аспаптық жағдайдың басталуы мен басқарудың жоғалуы арасындағы орташа уақыт 178 секундты құрады. Кейбір жағдайларда, кеңістіктік бағдарламаның бұзылуы аспаптық рейтингі бар пилоттарға да әсер етуі мүмкін. Аспаптық ұшу кезінде пилот басын тым көп қозғаса, күшті құлау сезімі (вертиго) пайда болуы мүмкін. Бұл Кориолис иллюзиясы деп аталады. Жартылай дөңгелек каналдар үш түрлі айналу осімен орналасқандықтан, егер авиатор айналу үдеуі кезінде кенеттен басын қозғаса, бір канал кенеттен бұрыштық үдеуді анықтап, екіншісі тоқтауы мүмкін, нәтижесінде құлау сезімі туындайды.
Мысалдар
+Ұшақ апаттарының таңдалған тізімі, кеңістіктік бағдарсызданумен байланысты. Күні Орналасқан жері Апат/Ұшу нөмірі Ескермелер & Сілтемелер 1959 Айова штаты, Клер-Лейк қаласы, АҚШ «Музыка күні» апаты. Бадди Холли, Ричи Валенс және «Биг Боппер» Дж.П. Ричардсон қаза болды; пилот құралмен жабдықталған ұшуға лайықты болмаған, бірақ жолаушылар маңызды болғандықтан нашарлаған ауа-райына ұшып кетті. Сот-сараптамалық сараптама ұшақтың құлаған кезде тік оң жаққа (90°) және төмен қарап тұрған күйде болғанын көрсетті. 1963 Камден, Теннесси, АҚШ 1963 жылғы Камден PA 24 апаты. Төрт адам қаза тапты, оның ішінде әнші Пэтси Клайн. 1964 Брентвуд, Нэшвилл, Теннесси, АҚШ 1964 жылғы Beechcraft Debonair апаты. Әнші Джим Ривз 1964 жылдың 31 шілдесінде Нэшвилл, Теннессидің Брентвуд ауданындағы қатты дауыл кезінде кеңістіктік бағдарсызданудан зардап шеккен деп есептеледі, нәтижесінде Ривз бен оның пианисті Дин Мануэл қаза тапты. 1978 Араб теңізі, Санта-Круз әуежайының жанында, Бомбей, Үндістан Air India 855 рейсі. 1978 жылғы Бас бұғазы, Австралия Фредерик Валентичтің жоғалуы. 1992 Дариен ойысы, Тукутидің жанында, Панама Copa Airlines 201 рейсі. 1999 Атлант мұхиты, Мартаның Вайнярд аралдарының батыс жағалауы, Массачусетс, АҚШ Джон Ф. Кеннеди кенже ұшақ апаты. Апат Мартаның Вайнярд аралдарының маңындағы су үстінде түнгі ұшу кезінде болды. Кейінгі тергеулер апаттың ықтимал себебі ретінде кеңістіктік бағдарсыздануды көрсетті. Пилот Джон Ф. Кеннедидің әйгілілігіне байланысты апаттың себебі 1999 жылы баспасөзde кеңінен кеңістіктік бағдарсыздану туралы хабарлауға әкелді. Апат Миссури губернаторы Мел Карнаханды өлтірді. 2004 Қызыл теңіз, Шарм-Эль-Шейх халықаралық әуежайының жанында, Египет Flash Airlines 604 рейсі. Даулы себеп: мүмкін пилот қатесі (кеңістіктік бағдарсызданудан) немесе механикалық/бағдарламалық бұзушылықтар. 2005 Кемпбелтаун, Аргилл, Шотландия маңында 2005 жылғы Loganair Islander апаты. 2007 Макасар бұғазы, Мажене, Сулавеси, Индонезия Adam Air 574 рейсі. Экипаж INS-тегі мәселені шешуге назар аударғандықтан, автопилотты байқамай өшіріп, төмен түсіп бара жатқанын сезбеді, қалпына келтіру мүмкін болмай қалғанша. Ұшақтағы G күштері ұшақтың корпусына қысым жасап, экипажды одан әрі бағдардан шығарды, нәтижесінде ұшақ әуеде жарылды. 2007 Дуала халықаралық әуежайы, Камерун Kenya Airways 507 рейсі. 2007 Түрбетепе, Кечиборлу, Испарта провинциясы, Түркия Atlasjet 4203 рейсі. 2008 Перм, Ресей Aeroflot 821 рейсі. 2009 Атлант мұхиты үстінде, TASIL нүктесінің жанында Air France 447 рейсі. 2010 Триполи халықаралық әуежайы, Ливия Afriqiyah Airways 771 рейсі. 2010 Шихарпур маңында, Непал Agni Air 101 рейсі. 2012 Үстіңгі Канданга, Квинсленд, Австралия 2012 жылғы Квинсленд DH.84 Dragon апаты. «Риама» деп аталған көне ұшақ. 19 наурыз 2016 жыл Ростов-на-Дону, Ресей Flydubai 981 рейсі. 2018 Centennial әуежайының жанында, Колорадо, АҚШ Cirrus SR22 апаты. Федералдық тергеушілер қиын ауа-райы жағдайында пилоттың бағдардан адасуы өлімге әкелген ұшақ апатының себебі болуы мүмкін деп анықтады. 2019 Trinity Bay, Техас, АҚШ Atlas Air 3591 рейсі. Boeing 767 жүк ұшағының апатына ұшқыштың бірінші офицерінің ұшақтың жоғары биіктікте (6200 фут) айнала жүру режимін байқаусыз іске қосуға сәйкес келмейтін реакциясы себеп болды, бұл оның кеңістіктік бағдарсыздануына әкелді. 2019 Аомори префектурасының жанында, Жапония 2019 жылғы JASDF F 35 апаты. F 35A-ның бірінші апаты; ұшқыш бір мезгілде сол жаққа бұрылу кезінде тез төмендеді. 2020 Калабасас, Калифорния, АҚШ 2020 жылғы Калабасас тікұшақ апаты. 2020 жылдың 26 қаңтарында Коби Брайант пен оның қызы Джанна және тағы алты адам қаза болған апатта тікұшақ ұшқышы Ара Зобаянның NTSB тергеуіне сәйкес кеңістіктік бағдарсызданудан зардап шеккені анықталды.