Décision collective optimisée en milieu opérationnel extrême, application aux situations inconnues en vol spatial habité

Optimised collective decision in extreme and operational environment, application to the unknown situations in human space flight

• Auteur / Autrice : Damien L'Haridon
• Direction : Laurent Chaudron, Yves Gourinat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences, comportement et cognition Astrophysique, Sciences de l’Espace, Planétologie
• Date : Soutenance le 02/05/2019
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Centre de recherche de l'école de l'air (Salon-de-Provence, Bouches-du-Rhône)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Clément Ader (Toulouse ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Colette Faucher
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Lise Marchand
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marc Salotti, Cécile Godé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métacognition

Vol spatial

Mots clés libres

Environnements extrêmes

Vols spatiaux habités

Performance

Préparation à l'inconnu

Situations inconnues

Training to the unknown

Human spaceflights

Extrem environnements

Unknown situations

Performance

Résumé

Les situations inconnues, i.e. jamais rencontrées ni anticipées, peuvent survenir lors de missions aérospatiales, comme dans le cas de la mission Apollo 13. Ainsi, l’équipage du premier vol habité vers Mars traitera probablement des situations inconnues (Orasanu, 2005) dans cet environnement potentiellement contraint, volatil et extrême tout en étant isolé de l’aide du centre de contrôle sol du fait des délais de communication. Or, un équipage ne peut pas être entrainé à traiter toutes les situations et a fortiori les situations inconnues (Noe, Dachner, Saxton et Keeton, 2011). Le présent travail de recherche est donc centré sur l’amélioration de la performance opérationnelle collective face à une situation inconnue en vol spatial habité vers Mars.La littérature étudiée (McLennan, Holgate, Omodei et Wearing, 2006 ; Noe et al., 2011) indique qu’une équipe partageant des expériences augmente sa compétence. En revanche, soit cette littérature est centrée sur une activité précise, soit elle ne discrimine pas les différents types d’expérience. De plus, la préparation d’une équipe pour réagir à une situation inconnue n’est pas abordée dans cette littérature. Potentiellement influencée par le partage d’expériences au niveau collectif, la métacognition est un levier reconnu d’augmentation de la performance en résolution de problèmes. La métacognition est définie comme la cognition sur la cognition (Flavell, 1979) et est modélisée en différentes étapes de raisonnement lors de résolutions de problèmes. Néanmoins, il n’est pas établi de lien entre d’une part le suivi de ces étapes ou leur mélange entre elles (i.e. la netteté métacognitive) et d’autre part l’amélioration de la performance opérationnelle collective en résolution de problème.Pour répondre à ces problématiques, un protocole spécifique (LETUCA) a été conduit durant vingt mois. Trois équipes stables ont été mises à l’épreuve de douze problèmes conçus pour ce travail ou adaptés de la littérature. La première a partagé un maximum d’expériences, la deuxième était constituée d’équipiers vivant les mêmes expériences, mais majoritairement séparément. La troisième n’a pas vécu d’expérience particulière. Ces trois équipes sont caractérisées selon les qualités des expériences vécues relativement à un entrainement fictif à l’inconnu. Ces qualités sont déterminées par des professionnels pouvant faire face collectivement à des situations inconnues.Les résultats obtenus soutiennent l’existence d’un lien entre le partage d’expériences diversifiées et de qualité et la performance opérationnelle collective en résolution de problèmes inconnus. L’étude de la métacognition permet de préciser ce lien : aucune relation n’est établie entre la performance et le suivi ou non du modèle de métacognition retenu. En revanche, un lien est confirmé entre les hautes valeurs de netteté métacognitive et l’augmentation de la performance opérationnelle. Finalement, l’ensemble des résultats permet de construire un modèle métacognitif collectif empirique en résolution de problème.

Unknown situations, i.e. neither expected nor experienced, may happen during aerospace missions; notably, like in the case of the Apollo 13 mission. Then, the crew of the first manned flight to Mars will probably treat unknown situations (Orasanu, 2005) in this potentially constrained, volatile, and extreme environment whilst being isolated from ground control support due to communication delays. Yet, a crew cannot be trained to treat all situations, including the unknown situations (Noe, Dachner, Saxton et Keeton, 2011). The present research work deals with the improvement of the operational and collective performance while coping with an unknown situation during a manned space flight toward Mars.The studied literature (McLennan, Holgate, Omodei et Wearing, 2006; Noe et al., 2011) indicates that a team sharing experiences increases its skill. However, either this literature is focused on a precise activity or it does not discriminate the different types of experience. Moreover, the training of a team to react to an unknown situation is not discussed in this literature. Potentially influenced by experience sharing at collective level, the metacognition is a recognized lever to improve performance during problem resolutions. Metacognition is defined as cognition about cognition (Flavell, 1979) and is modeled into different reasoning steps during problem resolutions. Nonetheless, no link is established between on one side the follow-up of these steps or their possible mixture (i.e. metacognitive clearness) and, on the other side, the increase of the collective operational performance during problem resolutions.To deal with these problematics, a specific protocol (LETUCA) was build and applied during twenty months. Three stable teams coped with twelve problems designed for this study or adapted from the literature. The first one shared a maximum of experiences; the second one was formed with teammates living the same experiences, but mainly separately from each other. The third team did not live specific experience. These three teams are characterized according to the lived experiences’ qualities relative to a fictive training to the unknown. These qualities are determined by professionals that may face collectively unknown situations.The obtained results support the existence of a relation between the sharing of quality and diversity experiences and the collective operational performance during unknown problem resolutions. The study of metacognition enables to specify this relation: no link is established between the operational performance and the tracking or not of the selected metacognitive model. However, a relation is confirmed between high metacognitive clearness values and the operational performance’s increase. Finally, the results enable the construction of an empirical model of collective metacognition during problem resolution.