用VR探索太空,星辰大海就在眼前

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说起VR（虚拟现实），想必大家都不陌生，VR眼镜、VR游戏、VR电影……近几年，各种VR产品如雨后春笋般冒出，新潮一点的游戏场所，VR游戏设备几乎是必备的。这一切似乎都在宣告着VR时代的到来。

但是你知道吗？VR技术最早是在航天起家的。美国宇航局作为研发VR技术的鼻祖之一，其艾姆斯研究中心已经建立了多种VR训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。中国、欧空局等也正在越来越多地将VR技术应用于航天领域。

下面就让我们一起来看看，VR技术究竟对探索太空有哪些帮助吧！

助力模拟训练

航天员在执行太空任务前，必须要在地球上完成大量的训练，包括旋转运动、锻炼和每天都会改变的任务等，而模拟环境在航天员的训练中一直都很重要。

无论是水星计划、双子星计划还是阿波罗计划等太空探索计划，航天员都要至少花费1/3的训练时间在模拟器上。

为此，美国宇航局在约翰逊航天中心的VR实验室中，用VR技术搭建了完全逼真的太空环境，使航天员人在地球却仿佛置身太空，能更好地进行太空训练，适应即将到来的太空任务。

此外，美国马歇尔太空飞行中心研制了载人航天器的VR座舱，指导座舱布局设计并训练航天员熟悉航天器的舱内布局、界面和位置关系，演练飞行程序。

作为世界三大航天员训练场之一的中国航天员科研训练中心，于年利用投影3D技术搭建了航天员太空协同操作虚拟训练系统。

在该系统中，航天员能够以多种身体方位体验周围环境，克服实物模拟器中只能以单一身体方位训练的缺陷。

而且，VR技术可以很容易地模拟由烟雾和失压水雾造成的低能见度舱内环境，可以帮助航天员更好地完成故障情况下的紧急撤离训练。

说得很热闹，不过真实的训练究竟什么样呢？别着急，让VR视频带你亲自感受一下。

近期取得成功的载人龙飞船发射任务，作为史上首次商业载人航天，被美国宇航局应用VR技术，进行了隆重宣传，引来不少人的围观。通过VR视频，你可以漫游发射场，可以“进入”载人龙飞船“试驾”，可以“潜水”体验航天员训练，可以近距离看看航天器和航天服，甚至还可以通过“交会对接VR训练”“操作”载人龙飞船对接国际空间站。

不过通过VR视频，以上这些体验现在还只能看看和想想。希望在不久的将来，当VR技术进一步发展，我们所看到的能够真的触手可及。

在轨维护不用愁

航天器进入太空后，除了少数具有返回功能的，其余大部分基本上就不会回到地球了。那出了问题怎么维修呢？两个办法：机器人维修和航天员维修。

故障发生之后，航天员亲自去维修不但成本非常高，有时甚至是不可行的，用机器人来维修就成为非常好的办法。这时，VR技术就派上用场了。有了它作为媒介，指挥机器人操作就会容易得多。

不过，现在有“资格”上太空的、具备维修功能的机器人并不是很多，航天员们还是免不了要亲身上阵。航天器这种高尖端的设备可不是随随便便就能修的，在执行维修任务前的准备期间，航天员们还需要就维修目标进行针对性训练，而VR技术可以使这一训练更加高效。

年12月，哈勃望远镜维修任务的成功完成，背后就有VR技术的支持。任务准备期间，飞行小组成员通过操作虚拟设备，在逼真的VR系统中感受太空环境，熟悉哈勃望远镜几何结构及计划修复各有关步骤的精确知识，完成修复哈勃望远镜的各种操作，大大提高了维修水平。

荷兰TNO-TEL训练与仿真研究所围绕航天员在空间站进行轨道器的修复等方面进行了虚拟演练系统的开发研究。他们采用多种设备和软件进行运动跟踪，为空间站上飞行过程中航天员舱外活动的训练提供虚拟训练环境。

欧空局也一直致力于VR技术的应用研究。他们曾将国际空间站哥伦布舱模型化处理，搭建虚拟环境，以支持航天员的训练，并评估空间站的设计性能等。

中国目前实现了借助MR（混合现实）技术进行维修。各种各样的实验设备单靠地面指挥来维修，不仅不方便，而且会给航天员造成较重的心理负担；而纯平面形式的电子维修手册掌握起来比较困难。运用MR技术制作的电子维修手册，变得立体和直观，可以为航天员提供更加精确的维修指导。

帮航天制造省钱

航天是一种耗资巨大、变数多、系统复杂的工程，因此在设计和制造时保证航天器的安全和可靠非常重要。

航天器进入太空后，会遇到大量未知、危险的因素，因此模拟其可能遇到的各种环境十分必要。通过模拟环境，预先解决一些可控问题，可以避免一些不必要的损伤，进而节省大量后续费用。

VR技术的出现，为航天制造解决以上问题提供了一条捷径。

我国新一代中型运载火箭长征七号就采用了VR技术和全三维设计制造仿真技术。在VR技术的帮助下，长征七号火箭所有零部件均实现高水平的合格率和准确性，大大提升了我国运载火箭的研制生产水平。在试验与装配阶段，它应用了高效率的等边三角形网格结构，在虚拟环境中对火箭进行虚拟的装配、试验和发射，对实际装配和发射进行预演。

深空探测有新招

除了以上所说的几个方面，VR技术强大的数据处理能力正在被探索如何应用于深空探测。

美国宇航局的“虚拟行星探索”试验计划，利用虚拟环境来考察遥远行星，目前正以火星为目标进行仿真探索。而美国宇航局和微软一起开发的名为OnSight的软件，能让航天员在地球上使用探测器的数据开展虚拟的火星工作。

戈达德太空飞行中心的工程师汤姆·格拉布，一直认为VR和AR（增强现实）是探索和处理天文数据的宝贵工具。他和他的同事们使用VR环境检查了一个充满活力的恒星附近，并为目前尚有争议的恒星群提出了一个新颖的分类，为实现直观地观察恒星在三维空间中的路径和位置提供了关键建议。

不仅如此，通过多个项目，格拉布及其团队还帮助天文学家将天文数据库导入VR，并利用VR技术帮助他们进行工程方面的工作。

VR带你去太空

相比距离非航天从业者颇为遥远的航天科研领域的应用，VR技术最为人所熟悉的用途当然还是科普和娱乐。在这类VR平台中，“探索太空”就很是“平易近人”了。

近年来，包括美国、中国在内的很多国家都致力于将VR技术应用于科普层面，向大众展示宇宙的神奇魅力。在美国的戈达德航天中心，VR技术可以让学生们探索岩层、识别微星，更深入地探索宇宙。在中国的某些航天科普基地中，航天科技通过VR技术展现出来，也取得了很好的效果。

小行星全景VR体验网站中，科学家们利用CGI景观呈现了已发现的数颗小行星的假想表面，用户可以在网站上浏览这些行星光秃秃的山区表面以及血红色的天空。

想在太空行走吗？英国广播公司BBC制造的太空行走VR体验游戏——《家-太空漫步》帮你实现梦想。玩家作为航天员，能够在地球表面多公里处开始太空行走，要在出现故障时去国际空间站外进行维修。游戏过程中，玩家还可以监测自己的心率，在紧急状态下使用喷气背包。

问世多年来，根据这款游戏素材制作的VR电影已经赢得了包括戛纳电影节在内的多个奖项，并在世界各地的电影节上亮相。

Mars是另一款VR体验项目，它逼真地还原了火星表面，让体验者可以像航天员一样体验踏足火星的感觉。在这款产品中，体验者可以探索外太空、感受逼真的火星环境、驰骋于火星表面，还可以钻入火星远古的湖床以下……

沙盒太空探索游戏《无人深空》VR版，则不走寻常路。它既不从现实的角度去还原宇宙的真实面貌，也不从艺术的角度去展现太空独特的魅力，而是以有趣而开放的玩法，给玩家展现了一个广袤、神奇的宇宙。游戏中到处都是随机生成的星球以供玩家探索，地图几乎不受限制。玩家可以使用虚拟油门和操纵杆驾驶宇宙飞船，以第一视角探索被外星生物占领的神秘星球，经历各种令人兴奋的冒险与探索。

由以色列公司生产的VuzeVR摄像机，在国际空间站拍摄了大量的度3D照片和视频。这些内容被美国国家地理杂志制作成了国际空间站的第一部VR纪录片。

另外，太空旅游也搭上了VR技术的快车。一家叫做SpaceVR的公司推出了世界上首个虚拟太空旅游项目，计划利用虚拟现实技术，让用户足不出户就实现“太空旅游”。

文/辰熙

编辑/唐明军

审核/杨建杨蕾

监制/索阿娣