Все, что вы думали, было научно-фантастическим? Европейское космическое агентство строит это

Космические полеты оказались необходимыми для людей не столько для знаний, сколько для ответов на вечные вопросы: «Откуда мы взялись, куда мы идем, и мы одиноки во вселенной?» Исследование и колонизация пространства является основным инстинктом живых существ, которые являются пионерами. Поиск новых мест для жизни. Врожденная необходимость исследовать новые места. На протяжении всей истории человеческая миграция отражала глубокую необходимость изучения мира в поисках новых ресурсов и колонизации новых территорий. Адаптируясь к различным условиям жизни, люди чувствовали, что острая необходимость открыть для себя что -то новое, рискуя своей жизнью в бесконечных и неисследованных океанах и в неизвестной пустыне. Где бы мы были сегодня без великих исследователей прошлого?

Научная фантастика позволяет нам понять, почему люди всегда были очарованы обширностью пространства. В конце концов, художественные произведения отражают идеалы, страхи и проблемы людей, как зеркало. Истории о завоевателях космоса подчеркивают образ жизни и поведение людей и раскрывают негативные аспекты общества.

Писатели -фантастики предсказали появление спутников, космических полетов и луны, приземляющихся задолго до того, как стало возможным. Ранние научно -фантастические авторы описали космические концепции и космические корабля на основе ограниченных научных и технических знаний, доступных в то время. Хотя ранние работы имели тенденцию содержать неточности, многие из прогнозов сбылись и превратились в технологии и инженерию.

Еще до того, как первый самолет взлетел, и была запущена первая космическая ракета, писатели уже путешествовали через космос:

• В 160 году Люциан Самосата, в своем «Настоящая история«Описал путешествия в космос, на Луну и на солнце. Он рассказал о колонизации Венеры, инопланетные формы и межпланетные войны.
• Японская сказка 10-го века (Monogatari) «Сказка о бамбуковом режимеОписывает войну на Луну. Старик воспитывал девушку, которая оказалась лунной принцессой Кагуя.
• В 1610 году телескоп был изобретен в Европе, и астрономы смогли «путешествовать» в космосе. Они записали свои новые впечатления и новые изображения. Всего пять лет спустя (так!), В 1615 году астроном Йоханнес Кеплер опубликовал научную фантастикуРоман Сомниум, в котором он описал путешествие на Луну. Кеплер предположил, что наблюдатель на Луне увидит то же движение планет, что и наблюдатель на земле, мог видеть движение Луны, как описано в теории Коперника. В том же романе он заявил, что атмосфера Земли ограничена и не распространяется на бесконечность вселенной.
• В 1638 году Фрэнсис Годвин опубликовал «Человек в Муне”
• В 1657 году Сирано де Бержерак написал «Комичная история государств и империй Луны». Бержерак выразил идеи, что вселенная бесконечна, что Земля вращается вокруг солнца, и что луна вращается вокруг земли.
• 1686. Бернард ле Бовиер де Фонтенелл, «Разговоры о множестве миров». Главный герой и героиня ходят в ночном саду. Он объясняет ей гелиоцентрическую систему мира, важную информацию о Земле, Луне, планетах и ​​фиксированных звездах в качестве солнца в центре их собственных планетарных систем, а также отражает возможность внеземной жизни.
• 1765. Мари-Энн де Румиер-Роберт, «Путешествия лорда Ситона на семь планет”
• В своей книге 1865 годаОт земли до луны: прямой маршрут за 97 часов, 20 минутЖюль Верн придумал идею отправки снаряда с людьми внутри Луны. Он изобрел космический корабль, который мог бы войти в орбиту. В этой работе была создана первая колония в космосе.

Научная фантастика в литературе стала неотъемлемой частью исследования космоса и заложила основу для будущей космической деятельности. Некоторые известные примеры показывают неразрывную связь между литературой и технической реализацией:

• 1865: пусковые установки для сверхзвуковых снарядов;
• 1869: Ретро Ракеты;
• В 1895 году, К.Е. Циолковский предложил идею космического лифта. В 1960 -х годах идея была разработана советским инженером Y.N. Артсутанов. В начале 21 -го века в этой области были достигнуты значительные достижения.
• В 1923 году К.Е. Циолковский описал идею прямого использования солнечной энергии. В 2020 году китайское национальное космическое агентство запустило первые рабочие прототипы спутников солнечной энергии в космос.
• В 1928 году в романе «Craching Suns» из серии «Межзвездный патруль» Гамильтон описал голографию. В работе он назвал это «Telestereo». Развитие оптической голографии стало возможным после изобретения лазера в 1960 году.
• 1928: планетарные посадочные устройства;
• 1929: аэродинамические стабилизаторы стабильности для ракет;
• 1929: кластерные ракетные бустеры;
• 1929: Spackuits и системы жизнеобеспечения в космосе;
• 1945: орбитальная космическая станция;
• 1945: спутники на геостационарной орбите для связи;
• 1920, 1951, 1963: солнечные паруса;
• 1954: несколько ракетных топливных баков;
• 1954: модули экипажа для повторного входа в атмосферу.
• В 1970 -х годах один из инженеров Национального авиационного и космического администрирования США (НАСА) проанализировал описание космического корабля, данного очевидцем для явления в книгеПророк ИезекиильПолем Анализ показал, что такой сферический космический корабль был вполне возможен. Единственными ограничениями были материалы и технологии, доступные для космической промышленности в 1970 -х годах.
• В начале 21 -го века специалисты НАСА начали серьезные исследования двигателей, способных работать на суперлуминальных скоростях. Эта идея хорошо представлена ​​в сериале по научно -фантастическим телесериалам Star Trek: Enterprise. В 1960-х годах идея скоростей более быстрого света казалась невероятной. Однако сегодня модели космической кривизны больше не кажутся такими абсурдными.

Приведенные примеры демонстрируют, как за последние сто лет писатели помогли экспертам по космическим пространствам визуализировать идеи, планы и проекты и придать форму космической технологии. Мечты стали реальностью, чудеса стали повседневными событиями. В то же время фантастические идеи не могут быть немедленно подтверждены. Трудно точно определить возможность реализации. Обычно разработка и внедрение космических технологий занимает много времени. Тем не менее, научная фантастика полезна для стимуляции воображения, формулирования идей, концепций и сценариев использования технологий. Это то, что делают эксперты Европейского космического агентства.

Научная фантастика в ESA

Европейское космическое агентство (ESA) понимает, что научно -фантастическая литература содержит инновационные технологические идеи, которые играют важную роль в науке и технике, даже если они не могут быть немедленно реализованы. Согласно ESA, полезность научной фантастики для развития аэрокосмической промышленности заключается в следующем:

• Научная фантастика имеет философскую ориентацию. Это способ подумать о том, как люди могут жить, чего они хотят и не хотят. Научная фантастика создает основу для диалога между представителями искусства, науки, промышленности и широкой общественности.
• Научная фантастика имеет политическое и социальное значение. Работы вдохновляют представителей всех социальных и культурных слоев. Энтузиазм в области научной фантастики выходит за рамки религий и национальных границ. Это придает законность космических программ и является убедительной причиной для проведения космических миссий.
• Научная фантастика отражает текущий технологический климат. Успех его реализации зависит от того, насколько хорошо концепция понимается обществом в настоящее время. Коллективное воображение превращает концепцию в технологии.

ESA не имеет постоянной программы, связанной с концептуализацией научной фантастики. Тем не менее, агентство периодически проводит различные события, непосредственно связанные с научной фантастикой. Давайте посмотрим на некоторые из этих событий.

ESA, 2001-2002. Инновационные технологии научной фантастики (ITSF)

В период с 2001 по 2002 год ЕКА провела исследование под названием «Инновационные технологии научной фантастики (ITSF)«Цель этого исследования состояла в том, чтобы выявить и оценить инновационные концепции в современной научной фантастике, которые могут быть превращены в технологии, применимые к космической промышленности.

Исследование включало поиск оригинальных идей, которые потенциально могут быть использованы для:

• Долгосрочное развитие европейской космической промышленности;
• Прогнозирование будущего развития космических технологий и ее влияния на европейское общество.

Захватывающе, не так ли?

Организация исследования

Исследование было организовано высококвалифицированными и опытными учеными и инженерами, работающими не только в ESA, но и в европейских университетах и ​​аэрокосмических компаниях.

Менеджеры проектов применили следующие организационные решения:

• Веб-сайт в стиле вики был создан для сбора начальных идей. Сайт содержал:
  • Цели проекта;
  • список контактных лиц;
  • выбор ссылок на научно -фантастические произведения;
  • необходимая справочная информация.
• Была создана специализированная форма с вопросницей, чтобы формализовать идеи. Форма помогла исследователям более полно отражать идеи, которые они нашли.
• Форум был создан для обсуждения идей. Участники обсудили правдоподобность, осуществимость и практичность предлагаемых идей.

Это позволило различным группам исследователей, а также специалистов в космической промышленности взаимодействовать друг с другом.

Более двухсот участников зарегистрировались для проекта: ученые, инженеры, писатели -фантастики и независимые исследователи.

Методология исследования

С самого начала организаторы понимали, что подход к исследованию был довольно поверхностным и предварительным. Огромный объем научно -фантастических произведений сделал невозможным освещать всю литературу. Обзор проводился только в научной фантастике на английском языке и только в течение периода 20-го века, отрезая огромный слой неанглийской литературы из более чем двух тысяч лет истории научной фантастики. Кроме того, в проекте были время и финансовые ограничения.

Участникам проекта «Инновационные технологии из научной фантастики (ITSF)» попросили:

1. Проанализируйте произведения художественной литературы в течение ста лет.
2. Определите описанные инновационные концепции.
3. Оценить практичность выявленных концепций.
4. Оцените потенциал каждой идеи. Составьте рейтинг, отражающий приоритеты для дальнейших исследований.

Организаторы не навязывали свой собственный список литературы. Исследователи выбрали и проанализировали произведения научной фантастики по своему усмотрению.

Анализ научно -фантастических произведений позволил нам определить различные концепции. Кроме того, было оценено, может ли какая -либо из этих концепций иметь потенциал для технико -экономического обоснования. Аналитики интересовались вопросом: возможно ли реализовать концепцию научной фантастики в рамках современных знаний, методов, технологий, материалов?

Выявленные концепции были классифицированы следующим образом:

• Известные концепции прошлого:
• невозможно реализовать в прошлом, в ближайшем и среднесрочном будущем;
• неэффективный - известный, протестированный в прошлом и настоящем;
• невозможно в прошлом, но, вероятно, возможно в настоящем или ближайшем будущем;
• новейшие (ранее неизвестные) концепции настоящего:
• невозможно применять в ближнем и среднесрочном будущем;
• требуется тестирование на эффективность;
• вероятно, возможно в настоящем или ближайшем будущем.

Концепции невозможно реализовать были отброшены. То, что осталось, было передано в исследовательские центры аэрокосмической промышленности, с которыми были подписаны отдельные контракты. Библиография научно -фантастических произведений, содержащих выявленные идеи, была предоставлена ​​для оказания помощи экспертам. Субподрядчики провели свой собственный анализ предложений и представили экспертные отчеты в ESA.

Результат исследования

В конце концов, 250 концепций остались. Они были классифицированы, была построена таксономия, и в следующих областях космической деятельности были определены многообещающие указания:

• Движение: солнечный парус, ион, термоядерный, варп, пеллетные двигатели, личный космический транспорт;
• Космическая колонизация: терраформирование;
• космическая энергия;
• Космическая компьютеризация: мобильные компьютеры, виртуальные и дополненные устройства реальности;
• Космическая связь: мгновенная связь, орбитальные башни;
• роботизация пространства;
• Киборги: увеличение защиты астронавтов;
• Космические системы запуска: космический лифт, орбитальные петли;
• извлечение ресурсов в космосе;
• Новые материалы для создания космического оборудования.

Концепции с позитивной экспертной оценкой были включены в каталог европейских космических технологий и в досье 0.

ESA, 2005. Международный конкурс научной фантастики

В 2005 году офис передачи и продвижения технологий Европейского космического агентства объявил о международном конкурсе научной фантастики.

Цели литературного конкурса:

• поощрять молодых, непрофессиональных авторов писать научную фантастику;
• Чтобы показать что -то новое в космических миссиях в работах.

Организаторы конкурса и присяжные

Соревнование было одобрено известными писателями научной фантастики Артуром Кларком и Рэем Брэдбери. Они также согласились возглавить жюри для этого литературного мероприятия. Международное жюри включало экспертов из Европейского космического агентства (ESA).

Присяжные оценили представленные работы в соответствии со следующими критериями:

• Технология - убедительное применение технологий в космических миссиях;
• Воображение - инновационные идеи и способность автора мыслить нестандартно.

Жюри не приняло за рассмотрение работы:

• чья единственная тема была презентацией технологий, не связанной с обществом;
• с очевидными научными или техническими ошибками, с несоответствиями в граничных условиях;
• с описаниями антиутопий и апокалипсисов, которые привели к миграции из перенаселенной и необитаемой земли.

Результаты конкурса

Конкурс получил 120 заявок от 36 стран. Наибольшее количество записей пришло из Соединенных Штатов. Темы представленных эссе, покрытых:

• Звездные войны;
• Космические путешествия;
• колонизация и терраформирование планет;
• Космические двигатели, гипердрива, методы достижения земной орбиты, космические лифты, солнечные паруса;
• Медицинские аспекты долгосрочного пребывания в космосе;
• Материалы, нанотехнология;
• общение в космосе;
• Человеческие отношения в долгосрочных космических миссиях.

В конце конкурса ESA опубликовала коллекцию научно -фантастических историй, в которую входили все работы, выбранные жюри.

ESA, 2022–2024. Новые идеи, чтобы сделать xr реальностью

Чтобы помочь читателям лучше понять, о чем представлены проекты Европейского космического агентства (ESA), я предоставлю пару определений, связанных с восприятием человеком окружающей среды.

Расширенная реальностьэто общий термин для дополненной реальности, смешанной реальности и виртуальной реальности. Технология предназначена для улучшения восприятия пользователем окружающей среды. Он объединяет визуальные данные из реальности с цифровой моделью. Это дает пользователю возможность погрузиться в расширенные и виртуальные среды и получить индивидуальный опыт.

Отбор идей научной фантастики

В 2022–2024 годах ESA провела семь мероприятий, чтобы выбрать фантастические идеи, применимые к исследованию космоса. Например, в 2022 году ESA провела соревнование под названием «Новые идеи, чтобы сделать XR реальностью». Тема расширенной реальности была выбрана с целью создания динамической космической экосистемы, которая позволит цифровой трансформации космических действий ЕС. Оцифровка космических процессов улучшит качество и повысит экономическую эффективность, безопасность, эффективность и безопасность окружающей среды.

Основываясь на результатах конкуренции, эксперты ESA оценили и выбрали 36 идей, связанных с интерфейсами человека. На основании этих идей:

• Темы проекта инженерного дизайна были сформулированы;
• Финансирование было обеспечено;
• Реализаторы были определены из числа научных организаций, университетов и промышленных групп из Германии, Франции, Швейцарии и Финляндии.

При формировании программы инженерного проектирования проекты, основанные на фантастических идеях, были разделены на следующие ключевые области:

• Обучение космонавта;
• Управление космическим полетом;
• виртуальный Марс;
• обслуживание космических технологий;
• Телепринжение;
• Дистанционное управление световыми полей;
• Аудиовизуальное общение в открытом пространстве.

На нынешнем уровне развития космических технологий ESA считает технологии дополненной реальности не как независимые, но как вспомогательные, обогащающие существующие космические инструменты. Тем не менее, технологии дополненной реальности должны быть включены в один цикл проектирования, производства и эксплуатации космических технологий.

Все отобранные проекты направлены на разработку способностей астронавтов работать в космосе посредством реалистичной физической подготовки.

Подводная тренировка для астронавтов

Подводная виртуальная реальность для обучения космонавтов предназначен для обучения астронавтов для космических прогулок. Ранее очень глубокие и большие бассейны использовались для таких комплексов. Использование дополненной реальности уменьшает современные требования к обучающим пулам без ущерба для качества смоделированной космической среды.

Проект разработал водонепроницаемую гарнитуру виртуальной реальности, а также для отслеживания устройств для определения местоположения и ориентации в космосе. В этом проекте шесть акванатов провели шестнадцать дней на глубине 20 метров под водой, контролируя деятельность с использованием мобильных устройств MOBIPV.

На фото показывает Матиас Маурер из Европейского центра астронавтов, участвующих в подводной учебной миссии НАСА 21. Он тестирует носимый прототип мобильного устройства (просмотр мобильных процедур, MOBIPV), который обеспечивает доступ к аудио и видео инструкциям.

Центр управления миссией

Проект Virtual Mission Control (VMCR) направлен на создание виртуальных помещений для управления миссиями и центров технического обслуживания для космических технологий.

Ранее такие комнаты управления миссиями были комнатами с рядами дисплеев, за которыми сидели эксперты. В настоящее время сотрудникам центра не нужно быть в одной комнате, чтобы работать вместе. Коллеги в Центре управления виртуальным полетом могут:

• взаимодействовать непосредственно через корреспонденцию, видео и аудиообщение;
• Создать общие доски задач, заметки и документация;
• Создайте общие каталоги для фотографий и видеоклипов полета.

Виртуальный центр управления полетом позволяет получить удаленное присутствие. У каждого эксперта есть свой собственный набор данных и данных на своем дисплее. Приложение позволяет пользователю выполнять трехмерное моделирование космических кораблей и планет: положение, траектория и поле зрения. Приложение содержит панели приборов дистанционного управления.

Виртуальный Марс

Проект MARS XLAB направлен на создание виртуальных фотореалистических видов на поверхность Марса. Искусственный интеллект используется для улучшения изображений, полученных со спутников Марса и для получения характеристик поверхности на основе изображений, полученных Mars Rovers.

Виртуальная лаборатория воссоздает марсианскую среду и позволяет астронавтам и роботам исследовать ее.

В Турине астронавты тренируются в лаборатории дополненной реальности, чтобы поддержать деятельность международного модуля среды обитания (I-HAB) во время космических миссий.

На фото показывают, что астронавты ESA Александр Герст и Лука Пармитано тренировались в шлемах виртуальной реальности.

Технологическое обслуживание космических технологий

Проект Space Applications Services (X-Arm) направлен на создание экзоскелета, предназначенного для технического обслуживания космического корабля в открытом пространстве. Шофкий космонавт оснащен экзоскелетным рычагом X-Arm. Астронавты и инженеры использовали интерфейс дополненной реальности для получения инструкций, а затем ремонтируют и собирают оборудование в космосе.

Телеприз

Цифровые близнецы людей для космических операций с xr Telepresence Project разрабатывает идею телеприезда для удаленной работы в космосе. Целью проекта является разработка захватывающих средств восприятия дополненной и виртуальной реальности. Используется технология связи и мониторинга:

• в проекте, сборке, интеграции, тестировании и проверке космического корабля;
• В управлении полетом.

Аватар - цифровое изображение человека в киберпространстве - создан на основе данных, собранных о человеческом теле. За этим следует трехмерная оценка осанки человека.

Пульт дистанционного управления световым полем

Проект «Увеличенная Лайтфилдом Система иммерсивного телеоптация для космической станции и наземного контроля» направлена ​​на принятие решений и обеспечение точного контроля космических технологий. Интенсивная обработка данных и передача результатов этой обработки в среду управления обеспечивают более точный обзор наблюдаемой области.

Световое поле - это цифровое представление световых лучей, проходящих через определенный объем пространства. Компьютерная технология рассчитывает лучи на основе изображений, полученных роботизируемыми камерами. При достаточных данных изображения новые перспективы просмотра могут быть рассчитаны для каждой точки в наблюдаемом пространстве. Световые данные подаются в среду дополненной реальности. Пользователь имеет доступ к просмотру 180 ° и 360 ° с правильным параллаксом, отражениями и тенями.

Пример приложения. Оператор космической станции активирует режим записи изображений и сбора данных в интересующем пространстве. Для сбора данных оператор использует доступные датчики и камеры космических устройств. Основываясь на собранных данных, среда дополненной реальности образует световое поле, которое можно отправить в центр управления полетом. Центр управления анализирует данные о световом поле и генерирует инструкции для астронавтов космической станции. Операторы космической станции используют роботизированные космические устройства для выполнения необходимых действий.

Аудиовизуальное общение в открытом пространстве

Аудиовизуальная обратная связь с расширенными ручными мероприятиями во время проекта «Космические прогулки» направлена ​​на то, чтобы заполнить молчание пространства виртуальными звуками.

Молчание сильно препятствует деятельности астронавтов в открытом пространстве. Проект включает в себя создание искусственных звуков в наушниках астронавта. Например, металлический удар, свист, гудящий двигатель и т. Д. Звуки подтверждают результат действия и способствуют естественному и точному выполнению задачи.

Заключение

Как видите, Европейское космическое агентство не только тщательно читает научную фантастику, но и генерирует идеи для исследовательских проектов для космических миссий. В то же время организация выявления и реализации инновационных идей в ESA (EU) отличается от аналогичных видов деятельности в НАСА (США).