пресс-центр

Виртуальная реальность - новый шаг на пути к полетам в космос

NVIDIA Blog NVIDIA Blog
NVIDIA Blog https://blogs.nvidia.com/blog/2016/08/01/astronauts-next-steps-journey-space-will-virtual/

 

NASA приступает к 15-летнему этапу подготовки полетов на Марс. И виртуальная реальность сыграет в этом ключевую роль.

NASA использует GPU-технологии NVIDIA, игровой движок Unreal Engine 4, VR-технологии, физические модели и макеты, нательные гаджеты и систему трекинга для создания проекта, который космическое агентство США называет «Системой смешанной реальности». Она станет невероятно реалистичным и иммерсивным средством для проведения тренировок астронавтов, и ее стоимость будет значительно ниже традиционных испытаний в полевых условиях.

Фрэнк Дельгадо (Frank Delgado) и Мэттью Нойес (Matthew Noyes) из Центра космических исследований имени Джонсона Линдона в NASA преследуют цель создать недорогую, масштабируемую платформу, которая ляжет в основу «внеземных» симуляций.

 

Смешанная реальность: NASA объединяет реальный и виртуальные миры для тренировки астронавтов. На снимке: виртуальный вид изнутри модуля Международной космической станции «Спокойствие».

Смешанная реальность: NASA объединяет реальный и виртуальные миры для тренировки астронавтов. На снимке: виртуальный вид изнутри модуля Международной космической станции «Спокойствие».

 

Как NASA стала пионером в области виртуальной реальности

В середине 80-х годов Исследовательский центр Эймса в NASA разработал одну из первых функциональных VR-систем в мире.

Здесь вы можете увидеть примеры шлемов виртуальной реальности и цифровых перчаток, созданных в восьмидесятые в Исследовательском центре Эймса…

Здесь вы можете увидеть примеры шлемов виртуальной реальности и цифровых перчаток, созданных в восьмидесятые в Исследовательском центре Эймса…

«А затем частные компании упростили ее, довели до совершенства и добавили свои инновации, - рассказывает Нойес, сравнивая развитие VR-технологий усилиями частных компаний с развитием коммерческих полетов в космос. - И теперь NASA может реинтегрировать современные технологии в свои системы».

Следующим шагом, по словам Нойеса, является воссоздание ощущения невесомости. Система разгрузки гравитации под названием ARGOS (Active Response Gravity Offload System), разработанная в Космическом центре имени Линдона Джонсона, - идеальный кандидат для этой цели.

«ARGOS, - объясняет Нойес, - представляет собой роботизированный кран, который принимает на себя вес всего вашего тела или некоторых его частей. В результате мы получаем имитацию пониженной гравитации, которая наблюдается на Марсе, Луне и Международной космической станции.

 

По мнению Нойеса, подобная система позволит астронавтам практиковаться в передвижении за пределами космической станции или на каменистых, неровных поверхностях космических тел. Они смогут даже тренироваться бурить горные породы для получения минералогических образцов на астероиде или другой планете.

Подобие игры

По словам Нойеса, чтобы реализовать это, NASA необходимо визуализировать тренировочные сценарии в режиме реального времени и добиться фотореалистичного качества графики, корректной физики и многочисленных функциональных возможностей.

Именно здесь в игру вступают GPU-технологии NVIDIA, такие как VRWorks, и игровые движки, например, Unreal Engine 4. Такие технологии, как VR SLI и Multi Res Shading, позволяют добиться невероятно высокой производительности, качества картинки и уровня взаимодействия.

…Удивительно, насколько современные шлемы виртуальной реальности оказались похожи на свои ранние прототипы.

…Удивительно, насколько современные шлемы виртуальной реальности оказались похожи на свои ранние прототипы.

 

Применение этих технологий имеет успех, так как тренировки с помощью смешанной реальности сильно напоминают игру. «В обоих случаях необходимо выполнять разные задачи при наличии определенных ограничений, визуализировать мир вокруг в 3D и взаимодействовать с окружением и, возможно, другими людьми в процессе», - говорит Нойес.

Внутри Международной космической станции

 

За пределами Земли: NASA воссоздала в виртуальной реальности вид из окна Международной космической станции.

За пределами Земли: NASA воссоздала в виртуальной реальности вид из окна Международной космической станции.

 

NASA создала серию технологических демо-роликов, чтобы продемонстрировать возможности смешанной реальности. С помощью высокопроизводительных графических процессоров NVIDIA NASA смогла разработать проект смешанной реальности, который в буквальном смысле уносит человека с Земли. Проект виртуального пребывания на МКС воссоздает модули, которые часто посещают астронавты, интересные системы, такие как беговая дорожка COLBERT, названная в честь комика Стивена Колберта, и даже вид из окна модуля «Купол». Виртуальные астронавты также смогут увидеть специальный тренажер ARED, на котором тренируются астронавты. Они выполняют упражнения на сопротивление, благодаря вакуумным цилиндрам, которыми оснащен тренажер.

 

Виртуальный вид изнутри модуля Международной космической станции «Дестини».

Виртуальный вид изнутри модуля Международной космической станции «Дестини».

 

Эти окружения являются не просто изображениями, они интерактивны.NVIDIA PhysX лежит в основе физического взаимодействия пользователя с виртуальными объектами и обеспечивает более реалистичную анимацию. «Мы показали наш проект астронавтам, которые побывали на космической станции. Они сказали, что поведение объектов в условиях микрогравитации, особенно при столкновениях, очень реалистично», - рассказывает Нойес.

 

Элементы реального мира

В своем эксперименте NASA пошла еще дальше, используя напечатанные на 3D принтере макеты инструментов и систем управления. Затем NASA интегрировала в эти физические макеты графические движки нового поколения, тесно сотрудничая с NVIDIA для оптимизации производительности.

К примеру, NASA создала еще один проект смешанной реальности, воспроизводящий не только визуальные, но и физические ощущения от поездки на луноходе. Водители могут управлять луноходом с помощью джойстика, который присутствует как в реальности, так и в виртуальном пространстве. «Ландшафт был создан, по большей части, на основе реальных картографических данных, полученных NASA во время посадки на Луну «Аполлона-14».

 

NASA создала симуляцию, воспроизводящую не только визуальные, но и физические ощущения от поездки на луноходе.

NASA создала симуляцию, воспроизводящую не только визуальные, но и физические ощущения от поездки на луноходе.

 

Некоторые детали этой сцены на Луне включают модели Нила Армстронга, Базза Олдрина и лунного модуля из демо места посадки лунного модуля «Аполлон-11», разработанного NVIDIA.

 

Первые шаги долгого путешествия

Подобные технологии чрезвычайно важны в самом начале долгого путешествия к Марсу.

NASA продолжит не только заниматься научными исследованиями на борту МКС, но и развивать коммерческие системы доставки грузов на околоземную орбиту, работать над завершением проекта по строительству космического корабля «Орион» и сверхтяжелой ракеты-носителя Space Launch System, которые позволят человеку заглянуть в Солнечную систему дальше, чем когда-либо.

Благодаря технологиям NVIDIA, следующие шаги в этом долгом путешествии, которое закончится высадкой человека на Марсе, начнутся с тренировок астронавтов в невероятно реалистичных и иммерсивных окружениях смешанной реальности.