NASA udforsker potentialet for ændrede virkeligheder for rumteknik og videnskab

Virtuel og augmented reality transformerer spilindustrien for flere milliarder dollars. Et hold af NASA-teknologer er nu ved at undersøge, hvordan denne fordybende teknologi kan gavne agenturingeniører og videnskabsmænd, især i design og konstruktion af rumfartøjer og fortolkning af videnskabelige data.

Thomas Grubb, en ingeniør ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, leder et team af centertekniske eksperter og universitetsstuderende til at udvikle seks tværfaglige pilotprojekter, der fremhæver potentialet i virtual og augmented reality, også kendt som VR og AR. Disse piloter fremviser nuværende evner inden for ingeniørdrift og videnskab, men giver også et indblik i, hvordan teknologer kunne bruge teknologien i fremtiden.

"Enhver, der fulgte populariteten af ​​Pokémon Go, har set, hvordan offentligheden har taget denne teknologi til sig, " sagde Grubb, med henvisning til augmented-reality-spillet, der hurtigt blev en global sensation i 2016. "Ligesom det ændrer spilindustrien, det vil ændre den måde, vi udfører vores arbejde på, " tilføjede Grubb. "Om fem år, det bliver fantastisk."

For at forstå potentialet, Grubb, hvis projekt er finansieret af NASA's Center Innovation Fund, sagde, at folk skal forstå teknologiens forskelle, og hvordan den har udviklet sig.

Virtual reality involverer typisk at bære et headset, der giver brugeren mulighed for at opleve og interagere med en kunstig, computergenereret virkelighed. Ved at kombinere computergenereret 3D-grafik og kodet adfærd – dvs. hvordan appen vil reagere, når brugeren vælger en handling - disse simuleringer kan bruges til design og analyse, underholdning, og træning. De giver brugeren mulighed for at føle, at han eller hun oplever situationen på egen hånd.

Augmented reality, på den anden side, flytter ikke brugeren til et andet sted, men tilføjer noget til det. Som med Pokémon Go, augmented reality er muliggjort gennem low-end enheder som smartphones og high-end AR headsets, der blander digitale komponenter ind i den virkelige verden. Med andre ord, med virtual reality, brugeren svømmer med hajerne; med augmented reality, hajen springer ud af brugerens mobiltelefon.

Selvom den computer-genererede teknologi kan spore sin arv til 1980'erne med fremkomsten af ​​elektroniske spilleenheder, det har udviklet sig hurtigt i løbet af de sidste 15 år, hovedsagelig på grund af sofistikerede computerteknologier, der gør mere realistiske 3D-oplevelser og faldet i priserne på headset, håndholdte enheder, og andet udstyr.

"For flere år, kommerciel VR- og AR-teknologi har vist lovende, men uden reelle håndgribelige resultater, " sagde Ted Swanson, seniorteknolog for strategisk integration for Goddards kontor for Chief Technologist. "Imidlertid, For nylig har der været en betydelig udvikling inden for VR/AR-hardware og -software, der kan give os mulighed for at bruge denne teknologi til videnskabelige og tekniske applikationer."

Målet er ikke at genopfinde hardware og software udviklet af teknologivirksomheder, men at være en "forbruger af produkterne og skabe NASA-orienterede applikationer, " han sagde.

Piloterne, som involverer studerende fra University of Maryland, College Park, og Bowie State University, også i Maryland, er lige så forskellige som de specialer, som NASA udmærker sig i, sagde Swanson.

Under en, Grubb og hans universitetssamarbejdspartnere skaber et kollaborativt virtual reality-miljø, hvor brugere ifører sig hovedbeklædning og bruger håndbetjening til at designe, samle, og interagere med rumfartøjer ved hjælp af foruddefinerede, hyldevare og virtuelle værktøjer, såsom skruenøgler og skruetrækkere. "Samarbejdsevnen er en vigtig funktion i VR, " sagde Grubb. "Selvom de måske arbejder på steder hundreder af miles fra hinanden, ingeniører kunne arbejde sammen om at bygge og evaluere designs i realtid på grund af det delte virtuelle miljø. Problemer kunne findes tidligere, som ville spare NASA tid og penge."

I andre ingeniørrelaterede apps, holdet har lavet en 3-D-simulering af Goddards termiske vakuumkammer for at hjælpe ingeniører med at afgøre, om alle rumfartøjskomponenter ville passe inde i anlægget, før testen begynder. I en anden, der involverer robotservice i kredsløb, den udvidede app kombinerer kameravisninger og telemetridata på ét sted – en vigtig egenskab for teknikere, der betjener robotarme, såsom den på den internationale rumstation. Al information er inden for operatørens synsfelt, advare dem om potentielle problemer, før de opstår.

Lige så vigtigt er det at anvende teknologien til videnskabelig analyse, sagde Grubb.

Holdet har anvendt digitale højdekort og lidar-data til at skabe en 3D-simulering af terrestriske lavastrømme og rør. Målet er at udvikle en proof-of-concept-app, der vil give forskere mulighed for at sammenligne fjernindsamlede data med det, de observerer i felten. I en anden, holdet skaber en 3-D visualisering af rummet omkring solen til missionsplanlægning. Denne simulering involverer en konstellation af CubeSats, der omgiver solen for at undersøge strukturen af ​​solatmosfæren, herunder dannelsen af ​​koronale masseudstødninger, der, når du er intens og rejser i den rigtige retning, kan påvirke rumfartøjer i lavt kredsløb om Jorden og elnet.

Og sidst, holdet skaber et virtual reality-miljø, hvor brugerne kan udforske og visualisere topografiske træk ved Jordens beskyttende magnetosfære. Denne app giver brugerne mulighed for at studere magnetiske genforbindelsessteder, som er svære at fortolke uden observationer fra mere end ét udsigtspunkt, sagde Grubb.

"Jeg er en gamer, men jeg ser potentialet for ingeniør- og naturvidenskabelige applikationer, " sagde Grubb. "Vi er i de tidlige stadier, men jeg tror på, at denne teknologi vil ændre den måde, vi arbejder på her. Det vil forbedre teknikken og give videnskabsfolk et unikt perspektiv på data."