NASA研究助力視頻游戲玩家火星之旅成真

到另一個星球來一場探險之旅會是怎樣的一種體驗？踢一踢火星上的紅土，順著地下蜿蜒的熔巖管匍匐前行？或者，蓋一座小屋，再建一片花園？美國國家航空航天局（NASA）花費了數(shù)年時間，構(gòu)想和研究火星之旅：他們利用衛(wèi)星和火星漫游車收集圖像和數(shù)據(jù)，用計算機模型模擬外星環(huán)境，甚至建造模型來檢驗人類在地球上的奇思妙想是否可行?，F(xiàn)在，從宇航員到孩童，人人都可以在一款以火星為場景的沉浸式虛擬現(xiàn)實游戲中前所未有地體驗到這項研究的成果，而這款虛擬現(xiàn)實游戲則是由總部位于邁阿密的媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）開發(fā)的。

帕特·特魯特曼（Pat Troutman）是蘭利研究中心（Langley Research Center）的人類探索戰(zhàn)略分析負責(zé)人。他在NASA的“可發(fā)展火星計劃（Evolvable Mars Campaign）”中所開展的大量研究工作，為該游戲奠定了基礎(chǔ)?！霸陂_頭的場景中，玩家會沿著火星軌道出發(fā)，一旦進入軌道并登陸火星，接下來的游戲部分幾乎就是‘可發(fā)展火星計劃’力圖實現(xiàn)的目標(biāo)了。”他說。據(jù)特魯特曼介紹，NASA這項計劃所面臨的一個挑戰(zhàn)便是，“該計劃必須在已有的資源下維持下去。我們并沒有去尋找前往火星的最佳途徑，而是問自己，‘我們能用現(xiàn)有的資源做些什么？’”

同早期的概念相比，他們在計劃中所做出的最重要的改變是，一切資源都必須可以重復(fù)利用。也就是說，需要設(shè)計出可以多次飛行的航天器，以及最大限度地減少燃料需求的推進系統(tǒng)和軌道，并且需要充分利用火星的現(xiàn)場資源，最重要的是，需要返回火星上的同一個著陸點，這樣，宇航員就能重復(fù)利用火星上的居住艙、漫游車，以及執(zhí)行先前任務(wù)時所帶去的其他補給。

對于宇航員用于探索火星的漫游車，也徹底進行了重新設(shè)計，變得更加高效和經(jīng)濟?！靶侣诬嚥捎昧艘环N非常棒的設(shè)計概念，我們稱之為‘宇航服接口（suitport）’。”特魯特曼解釋道，“簡單來說，宇航服的背后設(shè)計了一個艙口”，可以直接連接到漫游車艙口。“如果同時打開兩個艙口，宇航員就可以爬出宇航服，進入漫游車，而不必穿過氣閘艙，也不會將塵土帶入漫游車?！彼f，這樣一來，探索火星表面就變得容易多了?！斑@是一件兩全其美的事——穿宇航服可以行走和攀爬，開漫游車可以四處探尋。此外，漫游車還是一輛迷你露營車。宇航員可以在里面露營一周，到遠離基地的地方進行科學(xué)考察?！?/p>

“可發(fā)展火星計劃”被寫入了NASA總部的報告，并對公眾開放；但在NASA以外的地方，知曉者卻寥寥無幾。事實上，回到2014年，最初游戲開發(fā)商的奇思妙想源自廣為人知的“火星一號”計劃的啟動。一家私人公司希望通過該計劃在火星上建立第一個人類永久居住地。

鑒于媒體對這項工作的關(guān)注，美國麻省理工學(xué)院的一個研究生4人團隊決定對這項計劃進行分析，看看它是否切實可行?！拔覀兙褪窍肟纯矗麄儗嵤┑姆治瞿芊褡C明他們在生命周期成本和物流需求方面的一些說法是正確的?！蹦壳霸趪姎馔七M實驗室（JPL）工作的Sydney Do解釋說?！拔覀兺诰蛄怂麄兙W(wǎng)站上我們能找到的每一個數(shù)據(jù)點，并利用NASA的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計參考手冊填補了其中的空白。”

2008年，宇航員、工程師和地質(zhì)學(xué)家在亞利桑那沙漠對多任務(wù)太空探索飛行器這一概念進行了測試。也許有一天，像這樣的飛行器會載著宇航員飛越火星表面

媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）在設(shè)計“火星2030體驗”這款虛擬現(xiàn)實游戲時，廣泛咨詢了NASA的研究人員，模擬了該局提出的人類登陸火星計劃中的火星漫步體驗。媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）團隊甚至駕駛了一輛漫游車模型，設(shè)計出能夠精確模擬該模型的虛擬漫游車

他們得出的結(jié)論是：這項計劃根本不可行。盡管如此，他們的報告也受到了社會公眾的廣泛關(guān)注，當(dāng)然，其中也包括媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）。于是，媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）代表與Sydney Do等研究人員取得了聯(lián)系，向他們咨詢?nèi)绾沃谱饕豢罨鹦翘诫U游戲的建議，這款游戲應(yīng)包含一項火星探險能夠得以實現(xiàn)的計劃?！拔也虐l(fā)現(xiàn)，從科學(xué)的角度來制作游戲，實在是引人入勝?！惫镜奶摂M與增強現(xiàn)實業(yè)務(wù)總監(jiān)朱利安·雷耶斯（Julian Reyes）說，“一般來說，游戲都存在傳統(tǒng)的架構(gòu)，要么獲勝得分，要么淘汰出局，游戲本身就是這樣的概念。我們不想把它做成一款純粹的游戲，而是想利用交互式引擎，展示科學(xué)信息?！?/p>

Sydney Do和他的研究生同事開始投入雷耶斯及其團隊的研究工作中，幫助他們與包括特魯特曼在內(nèi)的NASA研究人員取得聯(lián)系?！敖?jīng)過1年的談判，我們簽署了一份《太空行動協(xié)議》，開始致力于‘火星2030體驗’的設(shè)計工作?！崩滓拐f?！拔覀兌啻吻巴m利研究中心、約翰遜航天中心（Johnson Space Center）和米修裝配廠（Michoud Assembly Facility），以收集盡可能多的資料。我們還與噴氣推進實驗室合作，獲得外部環(huán)境的數(shù)字地形模型?！遍_發(fā)人員通過駕駛NASA的模型車，了解火星漫游車的駕駛感覺，甚至還錄制了音頻，融入游戲中。然后，他們投入了所有的研究，一年半后，視頻游戲引擎制作完成。

最終，根據(jù)專家的說法，游戲營營造了一個令人身臨其境的虛擬現(xiàn)實環(huán)境?！拔覀冋垇砹诉~克爾·格恩哈德（Michael Gernhard），一位曾4次參與漫游車設(shè)計的宇航員。他在游戲中進行了駕駛體驗，并表示那種感覺就像在駕駛真正的漫游車一樣。”雷耶斯回憶道。

特魯特曼堅持認(rèn)為，兩者還是略有不同。“游戲中的居住艙比宇航員實際待的居住艙要大得多，內(nèi)部更干凈，空氣也更流通?！钡撬f，總的來說，這款游戲完美地展現(xiàn)了他和他團隊所做的工作，從漫游車和著陸點等大的方面到植物生長模塊標(biāo)志等微小細節(jié)，各方面情況都得到了完美呈現(xiàn)。

Sydney Do表示，他認(rèn)為這種游戲體驗將有助于增加公眾對太空探索的興趣?！跋襁@樣一些對太空探索感興趣的人設(shè)計出來的游戲，能讓其他人也體驗到同樣的樂趣——我覺得這簡直太神奇了?！崩滓拐f，從很大程度上講，這就是關(guān)鍵所在?！拔覀冋J(rèn)為這是一種教育體驗。每一個模塊都包含了與NASA當(dāng)前正在研發(fā)的系統(tǒng)有關(guān)的信息?！彼赋??！拔覀兿Ｍ@些知識都能掌握在學(xué)生手中，從而激發(fā)他們認(rèn)識到，人類終將能夠登陸火星，同時，希望他們當(dāng)中的一些人立志成為科學(xué)家，并嘗試能夠更好地詮釋這些概念。”

于是，這款游戲上線后即對教育工作者免費開放，而且，從2018年3月起，所有用戶通過NASA的網(wǎng)站都能免費玩游戲。此外，媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）在3月還免費公開了他們游戲引擎的編輯器工具，“這樣，其他的開發(fā)人員和科學(xué)家就能使用我們的漫游車模型和地形數(shù)據(jù)來開發(fā)他們自己的概念模型。”畢竟，“如果NASA的信息對公眾開放，而我們的項目又是基于那些開放信息，那我們的游戲也應(yīng)當(dāng)免費才行?！崩滓箯娬{(diào)說。

媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）希望它所創(chuàng)造的工具能夠用來模擬宇宙中許許多多其他的星球及其探測形式，并對那些星球的居住艙進行升級，以及模擬各種資源管理形式。在“火星2030體驗”中，一切都是可以互動的，所以用戶可以構(gòu)建新的技術(shù)和新的居住艙，看看它們在火星環(huán)境中是如何運行的。

新平臺也讓科學(xué)家們興奮不已。例如，研究結(jié)果通?？雌饋砭拖駡D上的一列列數(shù)字和點。將這些數(shù)字融入虛擬現(xiàn)實游戲中，“人們就能夠切實體會到數(shù)字背后的意義，而這有助于提升身體直覺?！盨ydney Do說道。“而且，通過整個體驗，或許還能提高科學(xué)技術(shù)和工程設(shè)計水平?！?/p>