研究太空飛行對人眼感知的改變 加拿大利用VR訓練宇航員

　　2018年12月28日，在加拿大宇航員大衛(wèi)·圣雅克(David Saint-Jacques)于12月3日奔赴國際空間站后，這位太空新人將面臨一個相當大的挑戰(zhàn)：太空飛行將如何改變他的感知。

　　科學家們知道，處于微重力環(huán)境的宇航員如果肉眼看到另一個物體“移動”，即使它們實際上是保持不動，宇航員都常常認為它們正在移動，而這種現(xiàn)象使得深度感知變得更加困難。在使用機器人Canadarm2捕獲輸送物資的航天器時，這個問題將尤為特出。盡管經(jīng)驗豐富的宇航員的表現(xiàn)十分優(yōu)異，但科學家們正在努力減少任何潛在的并發(fā)癥。畢竟，宇航員需要物資才能在太空中繼續(xù)任務(wù)。

　　這就是圣雅克的實驗挑戰(zhàn)。他用了半小時的時間來體驗“Vection”，后者是一款VR內(nèi)容，旨在幫助科學家進一步了解宇航員是如何估計太空對象的大小與運動。他戴上了VR頭顯并進行了三個實驗：估計一個對象的大小，在虛擬世界中“移動”至他認為物體所處的位置，并確定他是如何感知傾斜和視覺加速度。

　　實驗結(jié)果可用于提高國際空間站上的任務(wù)操作安全性，同時能夠為未來前往月球或火星執(zhí)行任務(wù)的宇航員提供幫助。

　　多倫多約克大學的首席研究員勞倫斯·哈里斯(Laurence Harris)解釋說：“通過了解自我運動和距離感知中的錯誤，以及它們是如何在太空中隨時間發(fā)生變化，我們或許能夠理解任何涉及這些判斷的任務(wù)。”

　　進入“Vection”后，宇航員需要接受系統(tǒng)引導并完成三個任務(wù)。首先，沿著虛擬走廊“橫向”加速，引發(fā)運動感(即使實際上仍然保持靜止)。

　　哈里斯指出：“我們隨后會要求他們指向地板的新角度，從而評估他們是否會將任何視覺加速度解釋為這是由于重力引起的加速度。如果他們認為之前的運動方向為‘向上’，則地板看起來應(yīng)該為傾斜。”

　　在第二個實驗中，宇航員將在同一個走廊中查看一個目標。當宇航員沿走廊“移動”時，目標消失。當?shù)竭_目標所在的位置時，他們需要按下按鈕。

　　哈里斯解釋說：”這可以告訴我們視覺運動在太空中的強大程度：視覺運動在多大程度上令你感覺自己已經(jīng)進行了移動。“

　　第三個實驗要求宇航員將虛擬走廊中物體的大小與他們手中的參考物體進行比較。哈里斯補充說：“他們評估物體尺寸的唯一方法是知曉物體的距離，只有這樣才能測量其感知深度。”

　　這項研究不僅可以對國際空間站帶來幫助，同時有助于未來的任何太空飛行活動，包括美國宇航局希望建立Lunar Orbital Platform-Gateway空間站的愿望，以及在接下來的數(shù)十年中將人類送往火星。理解太空中的深度感知可以幫助宇航員提高到達緊急艙口，停靠航天器或控制機器人平臺的能力。

　　這項研究同時可以為地球上的我們產(chǎn)生影響，比如更好地控制移動車輛，或者輔助平衡感更弱的人士，如老人。

　　哈里斯指出：“一個主要目標是了解我們的大腦是如何處理自我運動線索，同時提供一個定量模型，幫助我們理解大腦為做到這一點是如何將感官信息組合在一起。”

　　每位參與實驗的宇航員都將進行五次測試。圣雅克已經(jīng)經(jīng)歷了兩次測試，一次是在地面上，另一次則是在他抵達國際空間站的幾天后。接下來的三次測試將在他完全適應(yīng)太空后(80天到100天之間)，回到地球后(著陸后四到六天)，以及完全恢復并適應(yīng)地球生活(著陸后50天-70天)后進行。

　　但對于“Vection”實驗的最終結(jié)果，我們必須要耐心等待。國際空間站上的宇航員不多，而實驗至少需要有七名宇航員參加。總結(jié)數(shù)據(jù)的最終報告預計將于2023年公布。