神州十五號升空，和VR/AR有什么關(guān)系？

文 / VRAR星球 Vivi

5、4、3、2、1，點(diǎn)火！

隨著指令的下達(dá)，11月29日晚間11點(diǎn)08分14秒，神州十五號載人飛船成功發(fā)射。

11月30日，神舟十四號航天員乘組與神舟十五號航天員乘組“會師”成功。接下來兩個航天員乘組，將在空間站進(jìn)行首次在軌輪換。這是中國首次實(shí)現(xiàn)空間站三艙三船構(gòu)型，以及6名航天員同時在軌駐留。

隨著神舟十五號的成功飛天，中國航天人在奔赴星辰大海的漫漫征途上，站上了新的歷史起點(diǎn)。

神州十五號載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，（圖片來源于中國載人航天公眾號）

回顧中國的航天事業(yè)歷程，起始于1956年，66年的漫漫長路，從無人飛行到載人飛行，從一人一天到多人多天，從艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)到出倉活動，從單船飛行到組合體穩(wěn)定運(yùn)行……我國正在一步步的從航天大國邁向航天強(qiáng)國。

VR/AR技術(shù)對航天領(lǐng)域的重要性

載人航天可以說是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)、高難度、高成本的任務(wù)。因?yàn)樘蘸偷厍虮砻娴沫h(huán)境并不相同，地球表面約為1G重力環(huán)境，而太空處于近似真空狀態(tài)。地基模擬載人航天任務(wù)的傳統(tǒng)方法，一般是讓操作者在失重飛機(jī)或中性浮力水槽中進(jìn)行操作和訓(xùn)練，但這存在著造價(jià)高昂、不能進(jìn)行大量人體實(shí)驗(yàn)等缺陷。

美國宇航局高級探索系統(tǒng)分部主任 Jason Crusan 曾經(jīng)說過，“模擬環(huán)境在航天員訓(xùn)練中一直很重要。”而VR技術(shù)為完成載人航天任務(wù)提供了新的方法和新的途徑，VR技術(shù)可以為航天員虛擬一個逼真的太空世界，使其能夠仿佛置身于真實(shí)的太空環(huán)境當(dāng)中。

在此次神州十五號航天員訓(xùn)練中，三名航天員將實(shí)施3-4次出艙活動，完成夢天艙擴(kuò)展泵組和載荷暴露平臺設(shè)備安裝等工作。在訓(xùn)練中，航天員則是使用VR設(shè)備模擬出艙工作。

與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，VR技術(shù)能夠節(jié)省經(jīng)費(fèi)支出、縮短研制時間，能夠?qū)L(fēng)險(xiǎn)降至最低。并且針對太空可能面臨的各種意外，利用 VR 可以模擬多種情況，比如面對太空失重現(xiàn)象的空間定向訓(xùn)練，訓(xùn)練航天員以倒立、側(cè)身懸浮等各種不同觀察視角判斷周圍物體方位、自身所處艙段名字等等。

早在今年11月3日，航天發(fā)展就曾在互動平臺表示，“公司下屬航天仿真公司長期聚焦于軍用VR技術(shù)的研究和開發(fā)，主要面向院校提供完備的原理教學(xué)和流程仿真VR產(chǎn)品、面向科研單位提供高效的需求論證和虛擬樣機(jī)VR產(chǎn)品、面向軍方提供先進(jìn)的虛擬訓(xùn)練和一體化聯(lián)合演訓(xùn)VR產(chǎn)品?！?/p>

據(jù)Analytics Insight報(bào)道，2018年全球航空航天和國防工業(yè)AR/VR市場規(guī)模為39億美元，預(yù)計(jì)至2026年將達(dá)到58億美元，預(yù)測期內(nèi)復(fù)合年增長率為37.9%。

航空航天和軍事領(lǐng)域的工程師和設(shè)計(jì)師在平臺和系統(tǒng)開發(fā)的早期階段就意識到了VR/AR技術(shù)的實(shí)用性，采用VR/AR技術(shù)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和制造新設(shè)備大大加快了設(shè)計(jì)和開發(fā)過程，并為新產(chǎn)品的開發(fā)節(jié)省時間。

“VR+AR”塑造航天新業(yè)態(tài)

美國宇航局(NASA)作為研發(fā)VR技術(shù)的鼻祖之一，早前就曾在官網(wǎng)發(fā)布報(bào)道為人們揭秘了在太空中運(yùn)用VR/AR技術(shù)的場景。包括VR/AR設(shè)備幫助宇航員適應(yīng)太空微重力場景，還有宇航員利用VR/AR設(shè)備來檢修儀器。

那么，VR/ AR技術(shù)在航天領(lǐng)域都為我們帶來了哪些應(yīng)用呢？

1、VR/AR頭顯幫助宇航員在失重環(huán)境下訓(xùn)練

研究人員一直關(guān)注重力變化如何影響宇航員的信息判斷能力，他們通過VR設(shè)備收集宇航員在日常訓(xùn)練和空間站期間的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以找尋幫助宇航員盡快適應(yīng)環(huán)境變化的方法，并且通過 VR 設(shè)備幫助宇航員在失重的環(huán)境中更好地控制前進(jìn)的方向。

圖中則是NASA宇航員 Chris Cassidy 佩戴VR頭顯，參與探索失重的狀態(tài)如何影響宇航員的運(yùn)動、方向和距離感知的研究。

2、AR技術(shù)幫助宇航員化身“維修工”

在太空環(huán)境中，如何讓宇航員快速了解每個設(shè)備的具體操作，并且完成設(shè)備檢修是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。隨著VR/AR設(shè)備的加入，這一難題有了新的解決方法，讓宇航員和地面人員更好地通過人機(jī)交互形式完成操作。

ESA和CNES（法國國家空間研究中心）發(fā)起的一項(xiàng)Pilote計(jì)劃，讓宇航員通過VR設(shè)備和基于觸覺或者模擬觸摸和運(yùn)動的界面來測試遠(yuǎn)程操作機(jī)械臂和航天器，并且優(yōu)化航天器的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)。

圖中為ESA宇航員Thomas Pesquet和NASA宇航員Megan McArthur通過一套由ESA實(shí)驗(yàn)研發(fā)的VR裝備，操縱機(jī)械臂朝向目標(biāo)移動。

3、用 VR 見證 NASA 火箭發(fā)射

當(dāng)美國NASA歷史性的“阿爾忒彌斯1號”（Artemis 1）發(fā)射前往月球時，一項(xiàng)名為“阿爾忒彌斯上升”（ Artemis Ascending）的全新Meta Quest VR體驗(yàn)將為用戶提供沉浸式的發(fā)射臺視覺，讓人們可以從世界各地360°近距離觀看火箭發(fā)射過程。

該項(xiàng)目旨在讓用戶感受到NASA太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）巨型火箭在其首次執(zhí)行任務(wù)——將“獵戶座”飛船送往月球時發(fā)出的轟鳴聲。Felix & Paul Studios公司將把攝像頭裝在火箭發(fā)射臺周圍——這些區(qū)域距離發(fā)射臺太近，人類無法靠近。這意味著，觀看VR直播的用戶將比佛羅里達(dá)州NASA肯尼迪航天中心的任何觀眾都要近距離觀看這場發(fā)射過程。

4、VR航天博物館，讓每位參展游客成為“航天員”

近日，中國航天博物館正式開館。航天博物館以沙盤的形式，搭建了長征五號運(yùn)載火箭轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)射模擬平臺，配合大屏演示長五火箭出廠、轉(zhuǎn)運(yùn)、發(fā)射各個環(huán)節(jié)，沉浸式體驗(yàn)火箭發(fā)射現(xiàn)場，感受發(fā)射帶來的震撼。

此外，中國航天博物館還設(shè)置了航天服及數(shù)字交互系統(tǒng)、中國空間站VR漫游系統(tǒng)、太空生活展（含工作服、可試穿的睡袋等航天員生活用品，太空自行車），為社會公眾提供沉浸式體驗(yàn)。

5、宇宙AR科普體驗(yàn)，包含60余顆星球

谷歌和美國宇航局（NASA）合作推出了一系列全新的學(xué)習(xí)工具，旨在通過網(wǎng)站和新 AR 模型為用戶帶來多種體驗(yàn)。此次合作將60顆行星、衛(wèi)星和 NASA 航天器的 3D 模型直接帶入了谷歌搜索，用戶瀏覽時無需任何應(yīng)用程序。

到目前為止，對用戶來說最有趣的是在手機(jī)上以AR的方式渲染行星、航天器和衛(wèi)星。谷歌在房間內(nèi)以3D形式呈現(xiàn)這些對象將變得非常便利。例如，將3D渲染的James Webb太空望遠(yuǎn)鏡放在桌子上。

6、VR紀(jì)錄片《太空探索者》系列帶來沉浸式宇宙漫游體驗(yàn)

這部國際空間站VR紀(jì)錄片，為全球觀眾創(chuàng)造了前所未有的沉浸式“太空漫游”體驗(yàn)。太空探索者系列VR紀(jì)錄片是在國際空間站外拍攝的，使用的是專門為在復(fù)雜的太空條件下使用而設(shè)計(jì)的獨(dú)一無二的3D 360度相機(jī)。

該VR紀(jì)錄片是沉浸式娛樂工作室Felix&Paul Studios與NASA合作開發(fā)的太空主體系列作品，分為四個部分：Adapt（29分鐘）、Advance（33分鐘）、Unite（35分鐘）和Expand（43分鐘）。在太空探索者系列作品中，VR用戶可深入?yún)⒂^國際空間站，了解到宇航員團(tuán)隊(duì)的工作內(nèi)容。

小結(jié)

VR/AR技術(shù)結(jié)合航天領(lǐng)域的特點(diǎn)，獲得了眾多的新功能，有著廣泛的應(yīng)用和落地前景。但作為新興技術(shù)的VR/AR，仍然有許多待開發(fā)的地方，VR/AR 為我們帶來了元宇宙，但這并不是終點(diǎn)，希望在元宇宙的助力下，能夠帶我們?nèi)ヌ剿鞲鼜V闊的宇宙空間。

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