太空人未來將進行虛擬太空旅程

NASA 將著手進行一項為期15年、航向火星的任務，而虛擬實境技術將扮演吃重的戲份。

NASA 使用 NVIDIA GPU 技術，搭配 Unreal Engine 4、消費級 VR、物理模型、穿戴式技術與房間規模追蹤技術，打造出美國太空總署稱為「混合實境」（Hybrid Reality）的系統，提供極致的臨場感和逼真畫面訓練能力，而其成本較傳統「類比」現場試驗來說低上許多。

對於來自 NASA 詹森太空中心混合實境與先進操作概念實驗室的 Frank Delgado 與 Matthew Noyes 來說，兩人的目標就是開發出一套低成本又具擴充能力的平台，能提供「無比精彩」的體驗。

Noyes 說：「混合實境是將物理和虛擬兩種實境裡最佳的元素結合起來，創造出虛實交會的環境。如今戴上 HTC Vive，透過使用 GeForce 繪圖功能創造出的房間規模 VR，可以讓你看到宇宙的任何一處，你會覺得自己身臨其境。我們的目標是讓你身上其它的感官都能享受到更美妙的體驗，會比較不像是頭戴式裝置，而更像是全像甲板。」

NASA 如何率先使用虛擬實境技術

最早在上世紀80年代中期，NASA 阿姆斯研究中心便率先使用部分最早期的功能性VR 系統。

「後來私人產業簡化、改善並加入自己的創新技術。」Noyes 這麼解釋道，他以私人產業發展 VR 技術與商用太空飛行的發展兩相進行比較。進步。「NASA 現在可以再次將機器人技術納入系統內。」

Noyes 說下一步就是建立無重力感。詹森太空中心的主動回應重力卸載系統（ARGOS）便是理想的候選人。

Noyes 表示：「ARGOS 是一款智慧機器吊車，可卸載全部或部分體重，體驗模擬火星、月球或國際太空站上的低重力環境。」

Noyes 說這套系統讓太空人能練習繞著太空船外側或沿著其它世界崎嶇不平的表面駕駛，還能練習在小行星或另一個星球上鑽入岩石取得礦物樣本。

如同遊戲一般

Noyes 說 NASA 得具備有著寫實畫面、正確物理作用和「多人操作」的能力，即時呈現訓練畫面，才能達到這個目標。

在這裡，VRWorks 等 NVIDIA 的 GPU 技術加上 Unreal Engine 4 這類遊戲引擎便發揮了它們的作用，VR SLI 與 Multi Res Shading 等重要技術提供了高度效能、視覺品質和互動性。

混合實境訓練任務其實很像是遊戲。「在兩種情況下，必須在有著諸多限制條件的情況下完成一連串的目標、想像四周的景物是 3D 立體畫面，同時還要跟環境或是其他人進行互動。」Noyes 說。

在國際太空站內

NASA 早就創作出一連串的技術展示內容，說明混合實境技術能達到的水準。NVIDIA 的高性能 GPUs 使得 NASA 能建立出讓人們體驗天外星球的混合實境畫面。這項 ISS 體驗涵括太空人經常使用的多項模組、以喜劇演員 Stephen Colbert 命名的「結合業務承載外部電阻跑步機」（COLBERT）等喜感十足的系統，甚至是從穹頂艙窗望出去的景色。這些可能成為太空人的學員還能見到提昇型耐力訓練裝置（ARED），使用兩個真空活塞來推頂環境艙氣壓，當成太空人的健身器材。

這些環境不只是圖片而已，還能進行互動操作。NVIDIA PhysX 技術打造物理互動效果，使用者可以深入體驗更真實的動作。「我們將這個給曾經待過太空站的太空人看，他們說在微重力下動態物體的行為特徵極為逼真，尤其是碰撞的動作。」Noyes 說。

擁有實際操作感受

NASA 使用 3D 列印技術製作低成本的工具和控制表面模型，讓這項體驗更具真實性，再將這些實體模型與下一代圖形引擎兩相結合，與 NVIDIA 密切合作以提高整體效能表現。

舉例來說，NASA 開發出另一項混合實境體驗，不只重現視覺內容，也一併提供駕駛月球車的真實感受。月球車的操作員可以使用存在於實體和虛擬環境裡的搖桿來駕駛車輛。「NASA 使用阿波羅14號降落區真實的高度圖資料，產生出大規模的地景畫面。」Noyes 說。

在這項登月任務場景裡，可以見到 NVIDIA 自行製作的 Apollo 11 Maxwell 演示內容內阿姆斯壯、艾德林及登月艙的模型。

長途旅程的前期步驟

在我們展開航向火星的長途旅程時，混合實境是一項關鍵性的技術。

NASA 未來的發展方向不只是持續推動國際太空站上的科學發展，還要開發低空地球軌道商用貨運和機組員系統，以及完成獵戶座太空船和太空發射系統，讓人類更深入探索太陽系。

在 NVIDIA 技術的協助下，接下來要從太空人在畫面如此逼真又猶如身臨其境的混合實境環境內進行訓練，展開這項人類站上火星表面的漫長旅程。