29、太空行走训练中的虚拟现实技术应用

太空行走训练中的虚拟现实技术应用

1. 虚拟现实应用背景

1990 年 4 月，哈勃太空望远镜（HST）发射升空，旨在让天文学家从不受地球大气层干扰的位置观测天空。然而，部署后不久，人们发现其光学系统存在严重缺陷，修复该望远镜需要进行载人航天任务和多次舱外活动（EVA），即太空行走。

美国国家航空航天局（NASA）从 1990 年到 1993 年为修复哈勃太空望远镜的航天飞机任务进行了大量的规划和船员培训工作。美国宇航局约翰逊航天中心（JSC）的模拟与图形开发部门自 1990 年起就开始探索虚拟现实（VR）的应用，并希望将其用作任务预演工具。他们开发的 VR 训练系统是一个极具挑战性的项目，最终成为首个用于太空实际任务准备的 VR 系统。

2. 应用目的与成果

开展该项目的原因之一是展示 VR 作为任务准备工具的潜力。其目标是帮助宇航员了解修复哈勃太空望远镜时可能遇到的情况，并制定任务中使用的程序。由于此次任务的舱外活动比以往航天飞机飞行更多（五次近 8 小时的活动），因此让宇航员为操作中可能出现的各种情况做好准备，并能够避免或迅速应对困难局面至关重要。此外，该项目还为两名舱外宇航员与控制远程操纵系统（RMS）的舱内活动（IVA）宇航员之间制定通信协议提供了机会。

1993 年 12 月（哈勃太空望远镜发射三年后），航天飞机任务 STS - 61 成功修复了望远镜。JSC 的 VR 实验室此后一直作为航天飞机任务训练计划的一部分。自首次任务以来，所有后续的舱外活动程序都使用 VR 系统进行模拟，JSC 的“集成 EVA/RMS 虚拟现实模拟设施”应运而生，并成为航天中心的永久性设施。目前，NASA 正与许多其他航天机构合作建造空间站，为此正在规划大