NASA tester blandet virkelighed, videnskabelig knowhow og missionsoperationer til udforskning

Mixed reality-teknologier, såsom virtual reality-headset eller augmented reality-apps, er ikke kun til underholdning – de kan også hjælpe med at gøre opdagelser på andre verdener som Månen og Mars. Ved at rejse på Jorden til ekstreme miljøer - fra Mars-lignende lavafelter på Hawaii til undervands hydrotermiske udluftninger - svarende til destinationer i andre verdener, NASA-forskere har afprøvet teknologier og værktøjer for at få indsigt i, hvordan de kan bruges til at yde værdifulde bidrag til videnskaben.

Tre projekter ledet af forskere ved NASAs Ames Research Center i Californiens Silicon Valley præsenterede deres resultater i et særligt nummer af Planet- og rumvidenskab . Disse resultater inkluderede ny indsigt i, hvordan man studerer vulkanske miljøer på andre verdener, mission operation designs til at styre udførelse af videnskab i ekstreme miljøer, teknikker til at søge efter liv, og flere fund.

"Dette repræsenterer kulminationen på mange års arbejde fra missioner over hele jorden, gør arbejdet med at finde ud af, hvordan vi effektivt kan udføre videnskab på andre verdener, " sagde Darlene Lim, hovedefterforskeren af ​​den biologiske analoge videnskab associeret med lava terræn, eller BASALT, mission i Ames. "Det, vi har gjort her, er at vise, hvordan disse missioner til ekstreme miljøer på Jorden kan bane vejen for vores fremtidige udforskning af andre verdener."

Augmented og virtual reality til at hjælpe fremtidige opdagelsesrejsende

BASALT-missionen havde tre udsendelser, hvoraf den tredje, rejste til Kilauea Caldera- og Kilauea Iki-regionerne på Hawaii i november 2017. I miljøet af den videnskabelige Mars-analog, holdet gennemførte 10 simulerede ekstravehikulære aktivitetsmissioner, hvor de udforskede de basaltiske lavafelter under mange af de samme operationelle begrænsninger, som fremtidige astronauter vil opleve i andre verdener. Et eksempel på dette er den betydelige tidsforsinkelse mellem kommunikation, der finder sted mellem Jorden og Mars, som blev simuleret i disse missioner. BASALT-3s mål var centreret omkring at udføre videnskab, der er relevant for Mars relateret til det biologiske, kemisk, og geologiske systemer, vi forventer at finde der, mens vi inkorporerer nye teknologier og operationelle teknikker for at sikre, at en mission kan håndtere begrænsningerne ved at operere i en anden verden.

BASALT-3-holdet fandt ud af, at virtual- og augmented reality-teknologier gjorde det muligt for opdagelsesrejsende i felten at sende datavisualiseringer tilbage til et videnskabshold, som igen kunne udføre komplekse analyser for at informere om, hvor feltholdet ville gå hen. Selvom lignende teknologier er blevet brugt før, denne seneste iteration havde nye muligheder for at kortlægge data og terrænoplysninger over den virkelige verden. Forskere i missionsstøttecentret kunne også bruge den udvidede virkelighed til at udforske "Mars"-miljøet.

"Disse teknologier gav ikke bare et nyt værktøj, " sagde Kara Beaton, BASALTs videnskabelige operationer og udforskning fører gennem Wyle Laboratories fra Johnson Space Center i Houston. "De gjorde det muligt at opnå ægte videnskab under ekstreme forhold. Ved at indsamle detaljerede billeder og data fra basaltiske miljøer og kun levere de vigtigste aspekter til det fjerne videnskabsteam, data, der kunne have været overvældende og svære at udveksle, blev let fordøjelige. Ultimativt, disse teknologier hjalp med at bringe de prøver tilbage, der gjorde opdagelserne i denne særlige udgave mulige."

Fra BASALTs udrulninger, disse opdagelser omfattede en bedre forståelse af, hvordan man leder efter mikrobielt liv på forskellige slags basalter, præsenteret i et papir i specialnummeret. Flere andre analoge missioner gav også resultater.

Tag til havet for at forberede dig til stjernerne

Spørgsmålet om at gennemgå en tidsforsinkelse er et, der bliver endnu vigtigere, efterhånden som NASA udfører videnskab længere ude i solsystemet. Robotmissioner til de iskolde måner i Saturn og Jupiter - steder, hvor liv potentielt kunne overleve i oceaner under deres frosne overflader - ville også stå over for denne udfordring.

Systematic Underwater Biogeochemical Science and Exploration Analog-projektet, eller SUBSEA, simulerede en sådan rejse i en indsættelse ombord på Exploration Vessel Nautilus til et hydrotermisk udluftningssted i Stillehavet. Beliggende i den nordlige udkant af Gorda Ridge, Sea Cliff-stedet er en undersøisk vulkansk zone omkring 75 miles fra kysten, hvor Californien og Oregon mødes. Et videnskabshold blev i land, mens et andet gik ud på havet, med deres robotudforskere. Projektet udviklede teknikker til at maksimere videnskabeligt udbytte fra udforskning, ved hjælp af geokemisk modellering til at vejlede beslutningstagning. I stedet for at skulle vente på, at data rejser frem og tilbage fra Jorden til andre verdener for at træffe beslutninger, disse valg kan træffes ved hjælp af realtidsdata – hvilket reducerer det, der kan tage år, til kun timer.

Fra vulkanske landformationer til nedslagskratere

Det tredje projekt, Feltundersøgelser for at muliggøre solsystemvidenskab og -udforskning, eller FINESSE, rejste til Idaho for at studere vulkansk landdannelse og til det nordlige Canada for at studere nedslagskratere. Disse jordiske destinationer hjælper videnskabsmænd med at lære mere om og forberede sig på at udforske sådanne miljøer på andre verdener. Nogle videnskabelige resultater præsenteret i artikler i specialnummeret omfattede bedre forståelse af magma på Månen, identificere flere jordanaloger for vulkanske træk på Månen og Mars, og fortsætter med at udvikle en teknik kendt som termoluminescens, som varmer stenprøver op for at lære om deres historie - og bliver allerede brugt på Apollo-måneprøver.

"Alle disse projekter kræver et samspil mellem teknologiudvikling, kompleks logistik, og hård videnskab, der kun kan afprøves i marken, " sagde Jennifer Heldmann, hovedefterforsker på FINESSE. "Ames' tværfaglige karakter, hvor ingeniører og planetforskere ofte samarbejder, gør den unikt egnet til at lede analoge missioner."

Ved at teste teknologien, missionsoperationer, og videnskabelig viden, vi skal bruge for at udforske Månen, Mars, og her på jorden først, NASA planlægger at sikre, når astronauter lander på andre verdener, de vil være klar til at gøre banebrydende opdagelser.