Varjo创造宇航员训练新方式

Varjo创造宇航员训练新方式

波音Starliner项目为宇航员准备太空飞行开启了一条全新的道路。Varjo首次支持宇航员训练——从发射前到对接到着陆——完全在虚拟现实中进行。

超越宇航员的训练方式

当宇航员准备载人航天任务时，飞行的每个步骤都要练习上千次。虽然将航天器从地面发射到轨道只需要12分钟，但这需要多年的准备和数百小时的复杂训练模拟。为了任务成功，一切都需要完美无缺。这就是为什么在休斯顿的波音Starliner飞行试验机组总是在寻找新的、创新的方法来训练宇航员。

康妮·米勒（Connie Miller）是波音Starliner的一名程序员，拥有近20年用新技术支持波音太空计划的经验。波音明星客机与合作开发国家航空与航天局专为研究人员和冒险家设计。

目前，米勒负责推进Starliner项目中的虚拟现实培训工作。她的目标是建立一个能够使用沉浸式技术训练宇航员每一步复杂操作的团队。

虽然美国宇航局的宇航员多年来一直在虚拟现实中进行太空行走训练，但现有虚拟现实设备的低分辨率意味着，直到现在，包括有关操作航天器和与国际空间站对接在内的所有安全关键场景的训练都是不可能的。

当CST-100 Starliner上的第一次载人飞行任务开始时，机组人员将为整个任务的每个阶段训练数百个小时，包括发射、对接、重返大气层和着陆阶段，在这些阶段中宇航员们将使用Varjo的人眼分辨率虚拟现实设备来为完成他们的训练。

虚拟现实头显提供了清晰、高分辨率的系统，因此机组人员可以从正常距离读取仪器，这对宇航员有效的训练至关重要。

波音CST-100 Starliner太空舱接近国际空间站。波音公司为美国宇航局的所有载人航天工程建造了这种航天器，包括水星号、双子座、阿波罗、航天飞机和国际空间站（ISS）以及现在的Starliner。

“我们需要能够从太空舱的正常位置读取机组人员显示信息的虚拟现实头显。我们真的束手无策了——直到我们找到了Varjo。”康妮·米勒——波音公司软件工程师

有效的训练需要清晰的视野

康妮·米勒和航天训练软件工程师吉姆·梅自2017年以来一直在探索使用VR进行宇航员训练的可能性，但直到去年，他们发现沉浸式训练的机会仍然有限。

但是这并不代表虚拟现实训练在该领域没有潜力。澳大利亚波音公司的开发人员使用虚幻引擎进行飞行训练模拟。在休斯顿，虚拟训练应用程序被集成到物理模拟器中。与此同时，米勒和她的同事承担了测试市场上所有可用的虚拟现实设备的任务。

宇航员需要清晰的视觉才能阅读太空舱中的显示面板。飞船的乘员控制台由两个显示器组成，每个大约有一个iPad大小，显示任务关键的飞行数据，如飞机在太空中移动时的速度和轨迹。

为了使虚拟现实训练有效，宇航员需要能够在用手或控制器操作模拟飞机的同时读取所有显示。早期的虚拟现实头显只有当靠近显示器时，才能在沉浸式训练环境中阅读显示器——但宇航员看不到他们的手，这使得它不适合训练。

随着人眼分辨率的提高Varjo头显面世，宇航员可以在船员控制台上看到较小的细节。对于波音Starliner项目来说，这为载人航天任务打开了前所未有的虚拟现实训练机会。

CST-100 Starliner中的机组控制台有两个显示面板，可以实时显示飞机在太空中移动时的速度和轨迹。

当使用Varjo的人眼分辨率虚拟现实时，宇航员能够在沉浸式训练环境中读取所有关键任务数据。船员控制台已经使用虚幻引擎进行了三维建模。Varjo&波音开启了虚拟现实宇航员训练的新时代

“模拟器确保机组人员能够安全地进行各方面的任务训练。”史蒂文·西克洛夫——波音通信、国际空间站/月球探测

在虚拟现实中，现在可以进行极苛刻的培训

停靠到国际空间站是Starliner任务中较复杂的操作之一，也是沉浸式VR环境中现在可能出现的训练场景之一。

想象一下乘坐星际飞船接近国际空间站。你的速度相对较低，但国际空间站重约42万公斤。这相当于330多辆汽车。即使国际空间站在太空中没有重量，它仍然有质量。飞船需要沿着一条圆锥形的路径被引导到对接端口的一个精细点。如果虚拟现实要成为这种重要操作的有效训练工具，精确投影显示面板和轨迹数据至关重要。

Varjo的视觉保真度不仅使其有可能为精确的程序（如对接程序）进行训练，还可以为计划外的事件进行练习。虚拟现实训练允许Starliner机组人员模拟危险情况，并建立团队的反应和决策能力，而不会将宇航员置于危险之中。

使用虚拟现实模拟器，团队可以执行所有的交互、语音和开关命令，同时沉浸在他们坐在实际航天器上时看到的相同环境中。

这有效的增加了任务的安全性。

波音公司的软件工程师康妮·米勒带着瓦乔虚拟现实头显。无论是模拟紧急情况下的训练——还是虚拟发射、对接、进入或着陆——宇航员都需要像在现实中一样保持专注。他们需要快速行动，并了解自己的选择。

对接国际空间站是Starliner任务中较复杂的操作之一，也是沉浸式虚拟现实环境中现在可能出现的训练场景。

虚拟现实带来运营优势

用虚拟现实增强宇航员训练对波音和Starliner项目有巨大的效益。在探索虚拟训练之前，波音的Starliner机组人员已经在休斯顿的两个较先进的固定模拟器中接受了训练，这些模拟器配备了非常强大的计算机和电子硬件。虚拟现实技术允许宇航员从世界任何地方远程训练。

Varjo的虚拟现实设备，宇航员可以远程参与训练课程，具有与坐在物理模拟器中相同的真实感和互动水平。Starliner团队还可以在他们来自世界各地的独立兼职教练中进行虚拟现实模拟。这为整个团队带来了操作上的灵活性。

虚拟现实还可以让宇航员在发射前的隔离区进行训练，而这在更传统的训练系统中是不可能的。

随着软件开发基本完成，波音团队正在进行，之后评估，机组人员将开始在培训中全面使用这款头显。

克里斯·弗格森，Starliner飞船的指挥官。Starliner为往返于低地球轨道的商业客运航天服务奠定了基础。

前所未见的远程培训机会

未来，波音Starliner团队对VR培训的雄心可能会达到更高的高度。根据康妮·米勒的说法，该团队希望机组人员能够将虚拟现实训练系统带到Starliner飞船的轨道上。这将意味着前所未见的远程训练——从外太空进行虚拟现实模拟。

然而，在此之前，波音Starliner项目在虚拟现实模拟方面的开创性工作可能会应用于其他安全关键场景。

虚拟现实训练也适用于其他车辆。该平台有可能用于其他波音飞机。

吉姆·梅，波音公司的航天训练软件工程师，在图中他戴着Varjo头显。

“我们很自豪能够提供技术，将工业培训应用推向超大范围。”NIKO·艾登——VARJO联合创始人说道。