Как в НАСА виртуальная реальность помогает не уплыть в открытый космос
В запуске SpaceX CRS-7 было утеряно почти 2,5 тонны оборудования. В том числе на высоте приблизительно 45 километров взорвались очки HoloLens. В рамках сотрудничества по проекту Sidekick компания Microsoft предоставила НАСА очки дополненной реальности. Продукт ещё не был выпущен в продажу, а лишь продемонстрирован на презентации Windows 10 и на игровой конференции E3.
Может показаться, что НАСА делает лишь первые робкие шаги в направлении использования виртуальной реальности. В действительности в американском космическом агентстве с ВР работают уже с девяностых.
Кроме двигающихся на огромной скорости микроскопических объектов, потери сознания и выхода из строя скафандра при работе в открытом космосе есть опасность случайно отстегнуться и уплыть от станции. Благодаря многочисленным тренировкам этот риск минимален, но он предусматривается. К примеру, астронавты ещё при прохождении шлюза проверяют свои страховочные фалы, среди которых есть 26-метровые из плетёной стали. Астронавты цепляются друг к другу. Один из астронавтов закрепляет себя к станции. Затем при выходе из шлюза лидер сначала цепляет конец своего троса к определённой точке в наружной части станции. На этот момент оба астронавта закреплены как к внутренней части станции, так и к наружной. Лишь после этого лидер отстегнёт связывающий астронавтов фал и закрепит второго к наружной точке. Второй астронавт может выйти из шлюза. 26-метровые фалы остаются пристёгнутыми, нужно следить, чтобы они не запутались. При необходимости с собой берутся дополнительные тросы.
Клей Андерсон выполняет первый выход в открытый космос, НАСА
Пусть риск потерять крепления со станцией крайне мал, но опасность остаётся. В таком случае человек может начать медленно удаляться от станции. Его будет слишком трудно поймать с помощью космического корабля — отстыковка и манёвры могут занять много времени. Чтобы избежать подобного, астронавты используют реактивные ранцы Simplified Aid for EVA Rescue (SAFER, упрощённое устройство для спасения при выходе в открытый космос). В отличие от старшего брата MMU (Δv ≈ 25 м/с), SAFER (Δv ≈ 3 м/с) — это не средство передвижения, а последнее спасение. Реальный SAFER никогда не использовался по назначению, производились лишь его тесты при наличии страховочного соединения. Именно здесь на помощь приходит виртуальная реальность.
Всё началось ещё в девяностых. Телескоп «Хаббл» был запущен на орбиту в 1990 году и с самого начала предусматривал полёты по обслуживанию и ремонту. Первый состоялся уже в 1993. Работа с таким сложным оборудованием, как телескоп, в открытом космосе, в скафандрах — это очень сложная операция. К телескопу нужно подлететь, его нужно захватить и приблизить к шаттлу и лишь после приступать к ремонту. Несколько дней в космосе и часы в скафандре — это годы тренировок на Земле. Астронавты учились с оборудованием, а также в бассейне для симуляции условий открытого космоса. Совмещать подобное было сложно. В НАСА задумались, как улучшить процесс подготовки. Именно в те периоды в Космическом центре имени Линдона Джонсона в Хьюстоне начала развиваться лаборатория виртуальной реальности (VR Lab).
Лаборатория виртуальной реальности, НАСА
То, что началось как эксперимент, сегодня является составляющей программы подготовки. Сегодня там работает 4—6 инженеров различной направленности. Тренировка к работе в открытом космосе и обучение использованию SAFER — это лишь две из четырёх задач лаборатории. VR Lab занимается подготовкой к работе с робоманипулятором МКС и физической адаптацией к обращению с грузами и инструментами в условиях микрогравитации. Последнее необходимо потому, что на станции предметы не имеют веса, но всё ещё сохраняют массу, центр масс и инерцию. Для тренировки грузы подвешивают в сложной системе натянутых тросов. Так можно симулировать массу объектов до 227 кг (500 фунтов).
Всё оборудование лаборатории производится в НАСА. Последняя версия шлема виртуальной реальности не демонстрирует видимых задержек. Она имеет разрешение 1200×800 и угол обзора 120°. Инструментом ввода является не только шлем, но и специальные перчатки, которые регистрируют движения рук и сгибания пальцев. Отслеживается ввод с других средств, в том числе контроллера SAFER. Для обучения эксплуатации ранца выполняется множество попыток с возрастающей сложностью до тех пор, пока астронавт не научится быстро выдвигать контроллер и выполнять манёвр для возврата к станции. С примером работы VR Lab и оборудованием можно ознакомиться в нескольких относительно недавно опубликованных видеороликах.
Для процесса тренировок была создана детальная модель МКС со всеми важными элементами. Это создаёт у впервые вышедшего из шлюза ощущение, что он уже был здесь — о схожести говорят сами астронавты. НАСА использует пакет Dynamic Onboard Ubiquitous Graphics (DOUG), известный своей публично доступной версией EDGE.
Всё чаще виртуальная реальность используется не только в центре подготовки, но и на орбите. Скотт Келли проживёт на МКС год, за это время можно забыть многое из изученного. Запускать на станцию огромную массу оборудования слишком дорого. Для замены шлема и сложного оборудования используют экран ноутбука. У этого решения есть недостаток в виде большой массы, что усиливает нагрузку на шею при движениях. Именно на этом этапе в НАСА задумались над использованием потребительского шлема.
Терри Вёртс на станции тренируется использовать SAFER, фотография из микроблога астронавта
Возможно, в будущем астронавты будут использовать виртуальную реальность для развлечения и снятия напряжения в долгих перелётах к Марсу. Но пока ВР в НАСА — это рабочий инструмент.
По материалам статьи TechRepublic, ответа Клейтона Андерсона на Quora и страницы лаборатории виртуальной реальности НАСА.
