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帅炸了!NASA用了AR,谁都能去火星探险了

2016年12月07日 23:38:387190VR次元

帅炸了!NASA用了AR,谁都能去火星探险了 AR资讯 第1张

作为美国科幻大片经常出现的角色,NASA对新技术已经达到了痴迷的程度,而在VR元年,它理所当然地会把VR和AR研究一遍。

VR和AR最大的作用是创造一个虚拟的世界,而在这个虚拟的世界里,你可以做任何事情。NASA也正是利用VR和AR的这种特性,来帮助宇航员、普通人体验前所未有的“太空之旅”。

HoloLens:从空间站到火星

11月7日,在纽约大学的一个活动上,来自NASA下属喷气推进实验室(JPL)的游客正体验走在火星上、操作登陆车的感觉。JPL下属操作实验室创意总监马休•克劳森与JPL实习生、纽约大学毕业生马里吉克•乔利茨马共同展示了HoloLens的研究和探索能力。这种设备可将来自火星表面的虚拟图像投射到真实世界中。

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克劳森与乔利茨马都戴着HoloLens头盔,他们的虚拟视觉场景则被投射到身后的大屏幕上,以便观众可以分享他们的视觉体验。他们首先演示了OnSight,即在虚拟空间重建火星表面,这种技术可帮助研究人员为“好奇”号火星探测器设定目标和路线。OnSight技术最近已经在肯尼迪航天中心推出,游客可在这里随着巴兹•奥尔德林(首位登月宇航员)的全息投影游览火星。

奥尔德林的身影出现在火星上

在此之前,研究人员已经根据火星探测器经过的漫长、平坦路线,绘制出火星表面的大致景观。克劳森的团队发现,当研究人员处于虚拟火星场景中可以环顾周围时,在确定距离方面准确度可提高2倍,确定火星特定位置角度的精确度提高了3倍。而且研究人员(包括地质学家)发现它们使用工具变得更自然。

乔利茨马说:“当科学家们首次使用HoloLens头盔时发生的最有意思的一件事情是,他们意识到自己可以跑到山顶上,以获得现场空间意识。因此,只要他们戴上头盔,立即就可以开始使用它,并以空间的方式思考它。”克劳森也说:“这是第一个线索,表明我们正朝着正确的方向迈进。”

克劳森与乔利茨马还演示了HoloLens的第二个应用,他们称之为Project Sidekick。通过观察宇航员的动作,研究图表以及额外信息,可以帮助专家通过复杂程序指导国际空间站上的宇航员执行任务。尽管克劳森与乔利茨马无法现场演示这种技术,但他们分享了Project Sidekick测试的照片和视频。

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利用HoloLens体验失重

首先,这种技术在NASA极限环境使命行动(NEEMO)中进行测试。NEEMO是模拟空间站的水下设施,这里的研究人员可被遥控指导进行诊断和治疗阑尾炎,还可以执行其他任务。接着,这种技术又在失重模拟飞机中测试,最后在国际空间站上进行测试,宇航员斯科特•凯利(Scott Kelly)曾带着头盔与地面通讯。

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有了HoloLens的指导,NEEMO中的宇航员可以在1个小时内就完成预定任务。而过去依照书面程序指导时,他们需要花费4个小时时间才能完成。在国际空间站上,打开舱口和灭火等行动都非常复杂,需要执行多个步骤程序,而Project Sidekick可以帮助节省大量时间。

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克劳森与乔利茨马演示的第三个HoloLens应用名为Protospace,可以让工程师在设计太空船或其他机械时,探查它们的详尽模型。研究人员已经利用Protospace设计地表水和海洋地形(SWOT)卫星,美国宇航局打算2020年发射它,用以观察气候变化对海洋的影响。此外,研究人员还利用其设计美国宇航局Mars 2020探测器以及环绕木星卫星Europa旋转的大型轨道器,前者将前往火星表面收集样本带回地球。 

克劳森与乔利茨马展示了虚拟版的Mars 2020,我们可以从不同角度查看它,甚至可以放大,并可将其悬于观众的头顶。乔利茨马说:“Protospace改变了太空船设计,允许机械工程师们协同制作与真实物体差不多大的可视化模型,并赋予其时尚感。这是他们以前从未做到过的,除非他们花费大量时间和资金进行3D打印。”

Protospace可让研究人员看到,与正常的2D模型相比,如何能让零部件更好地配合起来。研究人员可以协同制作模型,或练习棘手的安装任务。纽约大学工程系的学生们本学期帮助创建了设计界面需要的工具栏。克劳森说:“我已经等不及看到人类真正踏足火星的那一天。实际上,那里不仅将有宇航员,还有地球上数以百万计不受线缆限制的人。对于他们来说,从火星表面飞过、帮助宇航员收集数据都将是安全的。”

克劳森澄清说,火星数据将被轨道器收集,包括小卫星和火星表面探测器,但却可以通过那些虚拟前往火星表面的人核实。他表示:“不止JPL的人,或世界上其他航空机构的人,我们认为将来所有人都可以虚拟体验火星之旅。任何拥有沉浸技术的人,都可以参加到新世界的探索中来。” 

NASA的VR训练场

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NASA有一个大型的VR实验室,主要目的是训练宇航员进行太空行走。当宇航员离开太空船环境,进入太空中,执行一些任务(例如更换空间飞行器上出毛病的模块)的时候,就要进行太空行走。太空行走最常见的地方是国际空间站(ISS,多国合作构建的人造卫星)。自1998年以来,ISS就一直在轨道上运行,所以当这颗卫星的外部需要进行维修的时候,两个(或更多)宇航员就会从ISS里钻出来,进行太空行走,开展维修工作。

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NASA利用PS VR训练宇航员

在过去,如果你以前没有进行过太空行走,你就不知道它会是什么样。所以,为了防止灾难事故的发生,从20世纪80年代中期就开始,美国宇航局的研究人员就在寻找让宇航员体验太空行走的方法。你可以在NASA的VR实验室看到他们的研究成果。现在,部署到 ISS上的几乎每个宇航员都知道从ISS出来时会是什么感觉。

NASA的VR实验室为宇航员提供了丰富的VR体验。它是一个传统的图形三维 ISS环境,使用头盔、触觉反馈手套和运动跟踪器为宇航员提供走到ISS外面的虚拟体验。它对ISS的每个部分都进行了完整建模,有各种电缆和组件。因此宇航员穿戴上这些装备后就可以在虚拟空间中行走,抓取物体,还可以细致地探索空间站。这是为了让他们适应ISS的外部结构,这样他们进行太空行走时,就不会出现“找不到方向”的问题。

以前的VR设置存在一个明显的缺点 ——你无法感觉对象,而夏洛特(Charlotte)机器人可以解决这个问题。它是一个网状结构,由中央计算机控制,使用先进物理学来模拟物体在空间微重力作用中的感觉,包括它们的质量、惯性矩等等。夏洛特机器人的中心就是被模拟的对象。这个机器人的奇妙之处在于,它并不需要全尺寸的等高模型。

NASA的 VR实验室还有一个虚拟SAFER(Simplified Aid for EVA Rescue)单元。宇航员从ISS钻出,步入太空,进行太空行走的模拟过程也有它的参与。在理想情况下,宇航员要使用氮推进的SAFER系统返回空间站,因此相关的VR体验就涉及这个单元的部署,以及如何找到回ISS的路线。

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