NASA的设计与空间建筑中心(CDSA)：航天器与栖息地设计的专业团队

在设计新的航天器或探测飞行器时，人们非常关注其技术性能。其系统性能是否符合预期？它需要什么样的动力？它能安全到达目的地吗？

但同样重要的是，这艘飞船是否也适合飞船内的人类。宇航员是否能轻松触及关键控制装置？座椅是否适合机组人员，无论他们的身高和体型如何？机组人员工作站、移动路径、储物空间和其他物品的布局是否支持有效的工作和生活条件？

这些只是 NASA 设计与空间建筑中心 (CDSA) 试图解答的几个问题。CDSA 位于休斯顿约翰逊航天中心人类健康和绩效理事会，是 NASA 以人为本的概念设计工作室。它为航天器、探索飞行器和栖息地创造了先进的概念，并将机组人员的需求放在首位。该团队提供全方位的设计服务，从概念草图到 CAD 模型，再到比例模型和虚拟现实 (VR)，再到全尺寸原型制造。

CDSA 是所有设计中不可或缺的合作伙伴，从国际空间站的餐桌到猎户座飞船的人体工学座椅，再到太空探索飞行器（也称为小型加压探测车）的私人卧铺。这个多学科团队还在约翰逊航天中心模拟栖息地的设计和建造中发挥了关键作用，包括人类探索研究模拟(HERA) 和机组人员健康和表现探索模拟(CHAPEA) 栖息地，志愿者机组人员最近在这些栖息地完成了模拟火星任务。

CDSA 联合负责人兼居住性领域负责人罗伯特·霍华德博士解释说，当前的 HERA 栖息地最初是作为星座计划设想的月球栖息地的地面测试版本开发的。CDSA 团队为该栖息地建造了医疗操作和宇航服维护工作站、储存系统、摄像机和装备用品，当时被称为栖息地示范单元。后来，该团队在大学建造的充气上层甲板上增加了厨房、运动和储存空间以及船员宿舍。他们还装备了喷气推进实验室提供的卫生舱内部，帮助肯尼迪航天中心的植物生长团队在栖息地中定位他们的实验，并与人为因素工程实验室合作制定了在约翰逊和亚利桑那州测试栖息地的机组人员程序。

“计划是项目结束后，将栖息地废弃，但 CDSA 意识到资产太值钱了，于是发起活动为模型寻找新主人，”霍华德说。“这导致了 HERA 的诞生。人类研究计划现在负责日常维护并执行 HERA 任务。”

对于 CHAPEA，CDSA 与 NASA 团队和商业伙伴合作，确定了栖息地的必要功能和布局，协助安装家具，为外部气闸提供设计咨询和制造援助，并设计和建造了一个对接节点。

CDSA 工作的另一部分是为合作伙伴生产的飞行器和航天器开发 NASA 测试单元。“在项目的早期阶段，这些测试单元可以帮助 NASA 了解我们想对合作伙伴提出哪些要求，”霍华德解释说。“之后，它们可以用来模拟合作伙伴的概念，NASA 可以与它​​们一起进行独立研究，以评估合作伙伴的能力或预测可能的变化的影响。”

CDSA 团队还可以复制承包商的模型，用于机组人员培训或额外测试。他们目前还支持月球表面物流、加压探测车和 Gateway 组件的开发。 

除了霍华德，CDSA 团队还包括太空架构技术学科负责人 Maijinn Chen 和制造技术学科负责人 Nathan Moore，以及近十几名承包商，他们担任太空建筑师、工业设计师、机械工程师和 VR 开发人员。“这是一个多学科团队，因此我们能够利用不同的技能来完成我们的工作，”霍华德说。“所有团队成员都精通设计构思，因此我们可以在开发概念时进行协作，无论是高级架构、单个飞行器资产、子系统组件，还是机组人员佩戴的物品。”

霍华德解释说，CDSA 几乎总是作为大型项目中的一个子团队工作。“我们可以在航天器生命周期的任何阶段为团队提供支持，但最好从一开始就加入进来，”他说。“这就是以人为本的设计流程能够以最低成本对改进太空系统产生最大影响的地方。这也非常有助于确保对我们的承包商和国际合作伙伴提出的要求反映未来宇航员团队的需求。”

霍华德对太空探索的热情可以追溯到童年时期。“我觉得我生来就对太空探索感兴趣！我妈妈说，我三岁的时候，我可能不会看《电气公司》，但我不会错过《星际迷航》或《太空 1999》，”他说。“随着年龄的增长，我会被图书馆的太空部分所吸引，阅读任何我能找到的关于 NASA 的书籍。我对载人航天的兴趣一直比对无人驾驶飞行器的兴趣更大，我想这就是我走向宜居性和以人为本的设计之路的开始。”

对于霍华德来说，CDSA 团队工作中最有意义的部分是创造从未存在过的东西。“当我们找到一种方法去做以前被认为不可能的事情，或者超出被认为可能的范围时，我会感到很开心，”他说。“我认为找到让太空更适合人类居住的方法是一种个人使命。”