Virtuell och förstärkt verklighet förändrar spelindustrin för flera miljarder dollar. Ett team av NASA-teknologer undersöker nu hur denna uppslukande teknik kan gynna byråingenjörer och vetenskapsmän, särskilt i design och konstruktion av rymdfarkoster och tolkning av vetenskapliga data.

Thomas Grubb, en ingenjör vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, leder ett team av centertekniska experter och universitetsstudenter för att utveckla sex multidisciplinära pilotprojekt som belyser potentialen hos virtuell och förstärkt verklighet, även känd som VR och AR. Dessa piloter visar upp nuvarande kapacitet inom ingenjörsdrift och vetenskap, men ger också en inblick i hur teknologer skulle kunna använda tekniken i framtiden.

"Alla som följt Pokémon Gos popularitet har sett hur allmänheten har anammat denna teknik, sa Grubb, hänvisar till augmented-reality-spelet som snabbt blev en global sensation 2016. "Precis som det förändrar spelindustrin, det kommer att förändra hur vi gör våra jobb, " tillade Grubb. "Om fem år, det kommer att bli fantastiskt."

För att förstå potentialen, Grubb, vars projekt finansieras av NASA:s Center Innovation Fund, sa att människor måste förstå teknikens skillnader och hur den har utvecklats.

Virtuell verklighet innebär vanligtvis att bära ett headset som låter användaren uppleva och interagera med en konstgjord, datorgenererad verklighet. Genom att kombinera datorgenererad 3D-grafik och kodade beteenden – dvs. hur appen kommer att reagera när användaren väljer en åtgärd – dessa simuleringar kan användas för design och analys, underhållning, och träning. De låter användaren känna att han eller hon upplever situationen på egen hand.

Augmented reality, å andra sidan, flyttar inte användaren till en annan plats, men tillför något till det. Som med Pokémon Go, förstärkt verklighet är möjlig genom billiga enheter som smartphones och avancerade AR-headset som blandar digitala komponenter i den verkliga världen. Med andra ord, med virtuell verklighet, användaren simmar med hajarna; med förstärkt verklighet, hajen dyker upp ur användarens mobiltelefon.

Även om den datorgenererade tekniken kan spåra sitt arv till 1980-talet med tillkomsten av elektroniska spelenheter, det har utvecklats snabbt under de senaste 15 åren, till stor del på grund av sofistikerad datorteknik som ger mer realistiska 3D-upplevelser och prisnedgången för headset, handhållna enheter, och andra redskap.

"För några år, kommersiell VR- och AR-teknik har visat sig lovande, men utan verkliga påtagliga resultat, sa Ted Swanson, senior teknolog för strategisk integration för Goddards kontor för Chief Technologist. "Dock, nyligen har det skett en betydande utveckling inom VR/AR-hårdvara och mjukvara som kan göra det möjligt för oss att använda denna teknik för vetenskapliga och tekniska tillämpningar."

Syftet är inte att återuppfinna hårdvaran och mjukvaran som utvecklats av teknikföretag, men att vara en "konsument av produkterna och skapa NASA-orienterade applikationer, " han sa.

Piloterna, som involverar studenter från University of Maryland, College Park, och Bowie State University, även i Maryland, är lika olika som de specialiteter där NASA utmärker sig, sa Swanson.

Under en, Grubb och hans universitetskollegor skapar en virtuell verklighetsmiljö där användare tar på sig huvudbonader och använder handkontroller för att designa, montera, och interagera med rymdfarkoster med fördefinierade, hyllan delar och virtuella verktyg, som skiftnycklar och skruvmejslar. "Den samarbetsförmåga är en viktig funktion i VR, ", sa Grubb. "Även om de kanske arbetar på platser som är hundratals mil från varandra, ingenjörer kan arbeta tillsammans för att bygga och utvärdera design i realtid på grund av den delade virtuella miljön. Problem kunde hittas tidigare, vilket skulle spara tid och pengar för NASA."

I andra teknikrelaterade appar, teamet har skapat en 3D-simulering av Goddards termiska vakuumkammare för att hjälpa ingenjörer att avgöra om alla rymdskeppskomponenter skulle passa in i anläggningen innan testet börjar. I en annan som involverar robotservice i omloppsbana, den utökade appen kombinerar kameravyer och telemetridata på en plats – en viktig funktion för tekniker som använder robotarmar som den på den internationella rymdstationen. All information ligger inom operatörens synfält, uppmärksamma dem på potentiella problem innan de inträffar.

Lika viktigt är det att tillämpa tekniken på vetenskaplig analys, sa Grubb.

Teamet har tillämpat digitala höjdkartor och lidardata för att skapa en 3D-simulering av terrestra lavaflöden och rör. Målet är att utveckla en proof-of-concept-app som gör det möjligt för forskare att jämföra insamlad data på distans med vad de observerar i fält. I en annan, teamet skapar en 3D-visualisering av rymden runt solen för uppdragsplanering. Denna simulering involverar en konstellation av CubeSats som omger solen för att undersöka strukturen av solatmosfären, inklusive bildandet av koronala massutstötningar som, när du är intensiv och reser i rätt riktning, kan påverka rymdfarkoster som kretsar lågt runt jorden och elnät.

Och sist, teamet skapar en virtuell verklighetsmiljö där användare kan utforska och visualisera topografiska egenskaper hos jordens skyddande magnetosfär. Denna app låter användare studera magnetiska återanslutningsplatser, som är svåra att tolka utan observationer från mer än en utsiktspunkt, sa Grubb.

"Jag är en gamer, men jag ser potentialen för tekniska och naturvetenskapliga tillämpningar, ", sa Grubb. "Vi är i ett tidigt skede, men jag tror att den här tekniken kommer att förändra hur vi arbetar här. Det kommer att förbättra tekniken och ge forskare ett unikt perspektiv på data."