Prostorová dezorientace je stav, při kterém vnímání směru pilotem letadla (proprioception) nesouhlasí s realitou. I když může být vyvolána poruchami nebo onemocněním uvnitř vestibulárního systému, je to typicky dočasný stav vyplývající z letu do špatných povětrnostních podmínek s nízkou nebo žádnou viditelností. Za těchto podmínek může být pilotovi odebrán vnější vizuální horizont, který je rozhodující pro zachování správného pocitu stoupání a klesání při letu. Pilot, který do takových podmínek vstoupí, rychle ztratí svou prostorovou orientaci, pokud nemá výcvik v létání s odkazem na přístroje. Přibližně 80% soukromých pilotů ve Spojených státech nemá přístrojovou kvalifikaci, a proto je jim zakázáno létat v podmínkách, kde jsou požadovány dovednosti v létání s přístroji. Ne všichni piloti toto pravidlo dodržují a přibližně 40% zpráv NTSB o smrtelných všeobecných leteckých nehodách uvádí pokračování letu do podmínek, pro které pilot nebyl kvalifikován jako přispívající nebo blízkou příčinu.
Během letu je většina smyslů „ošálena“ odstředivou silou a signalizuje mozku, že „dolů“ je ve spodní části kokpitu bez ohledu na skutečnou polohu letadla. Pouze vnitřní ucho a zrakový smysl poskytují údaje svědčící o opaku. Vnitřní ucho obsahuje rotační „akcelerometry“, známé jako půlkruhové kanály, které poskytují dolnímu mozku informace o rotačních zrychleních v ose stoupání, otáčení a stáčení. Tento systém je nedokonalý a v mozku se vyvíjejí chyby v odhadu rychlosti a směru otáčení v každé ose. Normálně jsou tyto chyby opravovány pomocí informací z zrakového smyslu, zejména z vnějšího zrakového horizontu.
Jakmile letadlo vstoupí do podmínek, za kterých pilot nevidí zřetelný vizuální horizont, drift ve vnitřním uchu pokračuje nekorigovaně. Chyby ve vnímané rychlosti otáčení kolem libovolné osy se mohou hromadit rychlostí 0,2 až 0,3 stupně za sekundu. Pokud pilot není vycvičen nebo není zběhlý v používání gyroskopických letových přístrojů, tyto chyby se hromadí až do bodu, kdy je ovládání letadla ztraceno, obvykle v prudké, potápěčské zatáčce známé jako hřbitovní spirála. Po celou dobu, která vede k manévru a dobře do něj, si pilot neuvědomuje, že se otáčí, a věří, že udržuje přímý let.
Hřbitovní spirála obvykle končí, když (1) síly g na letadle vzrostou a překročí konstrukční pevnost draku letadla, což vede ke katastrofickému selhání, nebo (2) letadlo narazí do země. Ve studii z roku 1954 Nadace pro leteckou bezpečnost zjistila, že z 20 pilotů bez přístrojového hodnocení 19 z 20 vstoupilo do hřbitovní spirály brzy po vstupu do simulovaných přístrojových podmínek. Dvacátý pilot také ztratil kontrolu nad svým letadlem, ale při jiném manévru. Průměrná doba mezi nástupem přístrojových podmínek a ztrátou kontroly byla 178 sekund.
Prostorová dezorientace může za určitých podmínek ovlivnit i piloty podle přístrojů. Silný pocit omámení (vertigo) může vzniknout, pokud pilot během letu podle přístrojů příliš hýbe hlavou. Tomu se říká Coriolisova iluze. Piloti jsou také náchylní k prostorové dezorientaci během nočního letu nad beztvarým terénem.
Prostorová orientace je naše přirozená schopnost udržovat orientaci těla a/nebo držení těla ve vztahu k okolnímu prostředí (fyzickému prostoru) v klidu a během pohybu. Geneticky řečeno, lidé jsou navrženi tak, aby udržovali prostorovou orientaci na zemi. Trojrozměrné prostředí letu je pro lidské tělo neznámé, vytváří smyslové konflikty a iluze, které ztěžují a někdy znemožňují prostorovou orientaci. Statistiky ukazují, že mezi 5-10% všech leteckých nehod ve všeobecném letectví lze připsat prostorové dezorientaci, 90% z nich je smrtelných.
Dobrá prostorová orientace na zemi spoléhá na efektivní vnímání, integraci a interpretaci vizuálních, vestibulárních (rovnovážné orgány umístěné ve vnitřním uchu) a proprioceptivních (receptory umístěné v kůži, svalech, šlachách a kloubech) smyslových informací. Změny v lineárním zrychlení, úhlovém zrychlení a gravitaci jsou detekovány vestibulárním systémem a proprioceptivními receptory a následně porovnávány v mozku s vizuálními informacemi.
Prostorové orientace za letu je obtížné dosáhnout, protože četné smyslové podněty (vizuální, vestibulární a proprioceptivní) se liší velikostí, směrem a frekvencí. Jakékoli rozdíly nebo nesrovnalosti mezi vizuálními, vestibulárními a proprioceptivními smyslovými vstupy mají za následek smyslový nesoulad, který může vytvářet iluze a vést k prostorové dezorientaci. Dobrá prostorová orientace závisí na efektivním vnímání, integraci a interpretaci vizuálních, vestibulárních (rovnovážných orgánů umístěných ve vnitřním uchu) a proprioceptivních (receptorů umístěných v kůži, svalech, šlachách a kloubech) smyslových informací.
vnitřní ucho s půlkruhovými kanálky je znázorněno přirovnáním k překlopení, stoupání a vychýlení osy letadla
Vizuální reference poskytují nejdůležitější smyslové informace pro udržení prostorové orientace na zemi a během letu, zvláště když je tělo a/nebo prostředí v pohybu. Dokonce i ptáci, renomovaní letci, nejsou schopni udržet prostorovou orientaci a létat bezpečně, když jsou zbaveni vidění (kvůli mrakům nebo mlze). Pouze netopýři si vyvinuli schopnost létat bez vidění, ale nahradili své vidění sluchovou echolokací. Takže není divu, že když lidé létají za podmínek omezené viditelnosti, mají problémy udržet prostorovou orientaci.
Problém nastává, když je vnější vizuální vstup zakrytý a vstup ze sedadla kalhot je nejednoznačný. Pak už zbývá jen výstup z vnitřního ucha – a tehdy mohou nastat potíže.
Tekutina ve vnitřním uchu reaguje pouze na rychlost změny, nikoliv na trvalou změnu. Například když zahájíte zatáčení doleva, vaše vnitřní ucho zachytí zatáčení do zatáčky, ale pokud zatáčení udržíte konstantní, vaše vnitřní ucho to vykompenzuje a poměrně rychle, i když nepřesně, vycítí, že se vrátilo do vodorovného letu.
Výsledkem je, že když konečně srovnáte křídla, tato nová změna způsobí, že vaše vnitřní ucho začne vysílat signály, které vás přesvědčí, že se stáčíte doprava. To je jádro problému, který máte při létání bez přístrojů za nízké viditelnosti. I nejlepší piloti budou rychle dezorientovaní, pokud se pokusí létat bez přístrojů, když nejsou vnější vizuální odkazy. To proto, že vidění poskytuje převládající a koordinační smysl, na který spoléháme při stabilitě.
Snad nejzrádnější za takových podmínek je, že signály, které vydává vnitřní ucho – i když mohou být nesprávné – se zdají být správné!
Otolithovy varhany a orientace
Dva otolitové orgány, sackula a utrikula, jsou umístěny v každém uchu a jsou umístěny v pravém úhlu k sobě. utrikula detekuje změny v lineárním zrychlení ve vodorovné rovině, zatímco sackula detekuje gravitační změny ve svislé rovině. Inerciální síly vyplývající z lineárního zrychlení však nelze odlišit od gravitační síly; gravitace proto může také vyvolat stimulaci utrikuly a saculy. Reakce tohoto typu nastane během svislého vzletu ve vrtulníku nebo po náhlém otevření padáku po volném pádu.
„Seat of the pants“ létání
Každý, kdo sedí v letadle, které provádí koordinovanou zatáčku, bez ohledu na to, jak je strmá, bude mít jen malý nebo žádný pocit náklonu ve vzduchu, pokud není vidět horizont. Podobně je možné postupně stoupat nebo klesat bez znatelné změny tlaku na sedadlo. V některých letadlech je možné provést smyčku bez tahání záporných „G“, takže bez vizuálního odkazu můžete být hlavou dolů, aniž byste si toho byli vědomi. To proto, že postupná změna jakéhokoli směru pohybu nemusí být dostatečně silná, aby aktivovala kapalinu v půlkruhových kanálech, takže si nemusíte uvědomit, že letadlo zrychluje, zpomaluje nebo naklání.
Tento jev byl rozsáhle popsán v tisku v roce 1999 poté, co se letadlo Johna F. Kennedyho mladšího zřítilo během nočního letu nad vodou poblíž Martha’s Vineyard. Následné vyšetřování skutečně ukázalo na prostorovou dezorientaci jako pravděpodobnou příčinu nehody.
Záměrně vyvolaná prostorová dezorientace (pomocí obřích zrcadel) byla hlavním dějovým bodem dvoudílné epizody TaleSpin „A Bad Reflection on You“.
Jak zabránit prostorové dezorientaci
Níže jsou uvedeny základní kroky, které by měly pomoci zabránit prostorové dezorientaci:
Informace z následujících vládních dokumentů jsou veřejně dostupné.