В ракетно-космической корпорации «Энергия» создается система виртуальной подготовки к работам в открытом космосе
В РКК «Энергия» создается система виртуальной реальности с полным погружением для имитации внекорабельной деятельности. Частично новый метод тренировок заменит отработку манипуляций в знаменитом бассейне Центра подготовки космонавтов (ЦПК), где помещена копия российского сегмента МКС.
— Во время Олимпиады в Сочи мы узнали, что для наших спортсменов проводят кинематический анализ по технологии motion capture (метод анимации персонажей и объектов. — «Известия»), — рассказал ведущий инженер РКК «Энергия» Дмитрий Ахмеров. — Мы связались с командой, которая эта делала, и договорились, что они займутся сканированием движений нашего оператора в скафандре. Мы делим наших космонавтов на три антропометрических типа, для каждого делается свое сканирование. Весь набор движений мы начинаем дробить на элементарные, чтобы получить их цифровую модель в виртуальной среде. Затем, создав виртуальную модель МКС, мы сможем моделировать выходы в открытый космос, что позволит нам сократить время подготовки в том же бассейне: мы будет лучше понимать оптимальные маршруты движения еще до того, как погружаться в бассейн.
Скафандр «Орлан», в котором российские космонавты выходят в открытый космос, накладывает серьезные ограничения на свободу движений. Обусловлено это как конструкцией скафандра, так и тем, что внутри скафандра создается избыточное давление в 0,4 атмосферы.
По словам Георгия Токунова, генерального директора компании «Интеллект и инновации», надев оборудование и шлем виртуальной реальности, космонавт сможет двигаться только так, как если бы он находился в скафандре.
— Для РКК «Энергия» мы делаем биомеханическую модель кинематики человека, который работает в наполненном скафандре, когда есть перепад давления между внешней средой и внутренностью скафандра, — объясняет Токунов. — В нашей кинематической модели будут учтены все ограничения, которые возникают у человека, двигающегося в скафандре. Используя систему оптического трекинга Qualisys, мы снимаем параметры движения, затем подгружаем их в готовую модель общих случаев человеческой кинематики и добавляем движения, полученные от движения человека в скафандре. Плюс к этому создается система обезвешивания, которая позволяет «отключить» гравитацию. Это сервопривод с тросами, к которому подвешен человек в скафандре, датчики реагируют на натяжение тросов. По заранее заложенной матрице система обезвешивания сможет дублировать полную невесомость либо же пониженную гравитацию, как на Луне или на Марсе.
Сейчас обычная отработка планового внекорабельного выхода делается в несколько шагов. Например, ставится задача по установке некоего научного оборудования снаружи МКС. Формулируется она года за два до выхода в открытый космос. Специалисты по внекорабельной деятельности начинают думать, как должна выглядеть конструкция, чтобы с ней было удобно работать человеку в скафандре. Затем пишется черновик бортовой документации, то есть последовательность действий, которые должен выполнять космонавт при работе в открытом космосе с данным оборудованием. Затем специалисты РКК «Энергия» едут в ЦПК, в скафандре «Орлан» погружаются в бассейн, где и моделируют выполнение задач выхода. Если что-то идет не так, меняется конструкция оборудования и бортовая документация.
По словам Ахмерова, в бассейне невозможно отработать все операции: МКС огромная, и в бассейне только ее часть. А в виртуальной среде есть возможность смоделировать всю станцию, и в результате таких виртуальных тренировок каждый космонавт будет понимать, как ему двигаться и куда, как выглядит снаружи каждый участок станции.
— Графика должна быть на высшем уровне, — подчеркивает Ахмеров. — Мы долго думали, на какой графической базе делать нам данную работу, и в итоге пришли к выводу, что самый мощный графический движок сейчас это UNIGINE, для графической базы была выбрана эта технология. Сейчас мы выходим на стадию технического проектирования системы.
По словам представителя РКК «Энергия», работы по созданию программного обеспечения для виртуальной отработки внекорабельной деятельности займут три года.
— Создаваемая для «Энергии» система виртуальной реальности с полным погружением может применяться во многих отраслях: например, в целях тренировки военных, — рассказал Максим Чижов, директор по развитию «Интеллекта и инноваций». — Могут воссоздаваться условия боя на конкретной местности, неотличимые от реальных, террористы могут быть воссозданы в виде виртуальных объектов. Также есть направление, связанное со спортом: можно погружать спортсменов в точную виртуальную копию тех условий, где они будут находиться. Виртуальные тренажеры создают и для отработки хирургических манипуляций в медицине. Есть применения в недвижимости, когда людям виртуально «строят» спроектированный для них дом, по которому они могут походить перед тем, как утвердить проект.
Иван Чеберко