欧洲宇航局等用VR模拟月球环境开展研究
提出了未来月球人机界面设计探索的方向
（映维网Nweon 2024年10月09日）未来的载人登月任务将面临重大的环境和操作挑战，对宇航员在不适宜居住的月球表面航行的安全和性能构成风险。尽管平视显示器在地球提供了直观的导航支持方面，但新型人类航天解决方案的设计通常依赖于昂贵且耗时的模拟部署，这使得月球平视显示器的潜在用途在很大程度上未得到充分的开发。
所以，欧洲宇航局、德国航空航天中心和法国国立高等工程技术学校等机构的研究人员把目光投向了虚拟现实，通过在月球环境的高保真虚拟现实表示中模拟导航平视显示器概念。
在与宇航员和其他航空航天专家一起评估相关概念时，这一方法研究证明了VR模拟在促进早期平视显示解决方案的快速设计评估方面的有效性，并提出了未来月球人机界面设计探索的方向。
在阿波罗号宇航员登上月球50年后，人类正站在月球探索新时代的黎明。在中国和美国的引领下，新一代载人登月计划将在不久的将来开始。除了简单地推进我们的科学知识，一个关键目标是在月球建立可持续的人类存在，并最终在月球表面建立永久栖息地。
这一努力设想为推动宇航员支持技术的进步，并最终为人类向火星和更远宇宙的扩张铺平道路。这一愿景的实现将取决于未来月球地面人员开展舱外活动的能力，包括侦察，地质观测，以及地面基础设施的建设和维护等。
承担相关任务的宇航员将不得不在荒凉和无色差的月球景观中航行， 与极端的光照条件和笨重的太空服作斗争，而这限制了他们的机动性和视场。据预测，这将导致高度疲劳、较差的态势感知和受损的空间定向。
另外，由于地球和月球之间的通信延迟，以及频繁的无线电中断，宇航员可能需要高度的自主性。
面对上述挑战，一个富有前途的探索途径集中在使用平视显示器和AR等技术，以将情景相关信息叠加在用户视场。
平视显示解决方案已经成功地用于在地球，能够在具有挑战性的环境中支持人类导航，例如通过增强士兵的感知和态势感知或支持无人机飞行员和车辆驾驶员。考虑到这一系列优势，航天专家正计划将平视显示技术集成到未来的宇航服模型中。
然而，平视显示技术在月球表面导航方面的潜在用途依然是一个知之甚少的领域。这种有限的经验调查主要是由于复刻有利于实验测试的月球环境所固有的挑战。
尽管各种新兴的月球技术已经在模拟测试环境中进行了评估，但它们通常需要大量的时间投入、后勤复杂性和高成本。
为了规避这些限制，欧洲宇航局、德国航空航天中心和法国国立高等工程技术学校等机构制定了一种以VR作为基础的新方法，从而在数字暖生模拟环境中精确模拟相关的月球条件。这为从业者提供了一个具有成本效益的工具，可帮助重新审视阿波罗时代的设计挑战。
按照这种方法，研究人员进行了一系列专家驱动的评估，以评估用于月球表面导航的概念平视显示界面配置。团队介绍了来自宇航员、指导员、月球科学家和航空航天工程师的发现。
在开展这项工作时，团队提供了三方面的贡献：
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评估了采用基于VR的模拟模拟环境的总体功效，目的是评估支持人类在月球上操作的早期设计解决方案。根据对历史和当代平视显示设计工作的文献回顾，定量和定性研究结果表明，VR模拟与现实世界实验部署中观察到的趋势一致。
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对经验丰富的太空专家进行了访谈研究，而他们分享了自己对未来月球表面导航解决方案的关键设计挑战和要求的看法。他们的见解揭示了一个丰富的问题景观，为在新兴的空间人机交互领域中启发未来的设计工作奠定了经验基础。为了说明这一点，研究人员提出了一套针对月球环境的平视显示界面设计指南。
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考虑到方法的局限性，团队为未来的VR环境概述了一套旨在促进模拟模拟现场研究的建议，包括强调用户的具现感，结合无源触觉，并认识到多模态仿真的整体效用。
