Astronautentraining - Astronaut training

Eine Testperson, die sich für Studien mit dem Reduced Gravity Walking Simulator eignet. Diese Position bedeutete, dass die Beine einer Person nur ein Sechstel ihres Gewichts belasteten, was einem Aufenthalt auf der Mondoberfläche entsprach. Der Zweck dieses Simulators war es, das Thema beim Gehen, Springen oder Laufen zu studieren. (1963)

Astronautentraining beschreibt den komplexen Prozess der Vorbereitung von Astronauten in Regionen auf der ganzen Welt auf ihre Weltraummissionen vor, während und nach dem Flug, der medizinische Tests, körperliches Training, extra-vehicular Activity (EVA) Training, Verfahrenstraining, Rehabilitationsprozess usw. umfasst sowie Schulungen zu Experimenten, die sie während ihres Aufenthalts im Weltraum durchführen werden.

Virtuelle und physische Trainingseinrichtungen wurden integriert, um Astronauten mit den Bedingungen vertraut zu machen, denen sie während aller Flugphasen begegnen und Astronauten auf eine Mikrogravitationsumgebung vorzubereiten. Während der Ausbildung müssen besondere Überlegungen angestellt werden, um eine sichere und erfolgreiche Mission zu gewährleisten, weshalb die Apollo-Astronauten für die geologische Feldarbeit auf der Mondoberfläche geschult wurden und warum an Best Practices für zukünftige erweiterte Missionen wie die Reise nach . geforscht wird Mars.

Zweck der Ausbildung

Trainingsablauf

Die Auswahl und Ausbildung von Astronauten sind integrierte Prozesse, um sicherzustellen, dass die Besatzungsmitglieder für Weltraummissionen qualifiziert sind. Das Training ist in fünf Ziele unterteilt, um die Astronauten in allgemeinen und spezifischen Aspekten zu schulen: Grundausbildung, Weiterbildung, missionsspezifisches Training, Onboard-Training und Schulung zur Erhaltung der Befähigung. Die Auszubildenden müssen in der Grundausbildung Medizin, Sprache, Robotik und Pilotierung, Raumfahrtsystemtechnik, Organisation von Raumfahrtsystemen und die Akronyme der Luft- und Raumfahrttechnik erlernen . Während 60 bis 80 % der Astronauten an Weltraumkrankheit leiden, einschließlich Blässe, kaltem Schwitzen, Erbrechen und Anorexie, wird von den Astronautenkandidaten erwartet, dass sie die Krankheit überwinden. Während der Fortbildung und des missionsspezifischen Trainings lernen die Astronauten die Bedienung spezifischer Systeme und Fähigkeiten, die für ihre zugewiesenen Positionen in einer Weltraummission erforderlich sind. Die missionsspezifische Ausbildung dauert in der Regel 18 Monate für die Besatzungen von Space Shuttles und Internationalen Raumstationen . Es ist wichtig, das Wohlbefinden, die körperliche und geistige Gesundheit der Astronauten vor, während und nach der Missionszeit sicherzustellen. Proficiency Maintenance zielt darauf ab, den Besatzungsmitgliedern zu helfen, ein Mindestmaß an Leistung aufrechtzuerhalten, einschließlich Themen wie Aktivitäten außerhalb des Fahrzeugs, Robotik, Sprache, Tauchen und Flugtraining.

Start und Landung

Die Auswirkungen von Start und Landung haben verschiedene Auswirkungen auf Astronauten, wobei die wichtigsten Auswirkungen Weltraumkrankheit , orthostatische Intoleranz und kardiovaskuläre Ereignisse sind .

Weltraumkrankheit ist ein Ereignis, das innerhalb von Minuten nach einer sich ändernden Schwerkraftumgebung auftreten kann (dh von 1 g auf der Erde vor dem Start bis zu mehr als 1 g während des Starts und dann von Mikrogravitation im Weltraum zu Hypergravitation während des Wiedereintritts und erneut zu 1 g danach Landung). Die Symptome reichen von Benommenheit und Kopfschmerzen bis hin zu Übelkeit und Erbrechen. Es gibt drei allgemeine Kategorien von Weltraumkrankheit:

  • Leicht: Ein bis mehrere vorübergehende Symptome, keine betrieblichen Auswirkungen
  • Mäßig: Mehrere Symptome anhaltender Natur, minimale betriebliche Auswirkungen
  • Schwer: Mehrere Symptome anhaltender Natur, erhebliche Auswirkungen auf die Leistung

Etwa drei Viertel der Astronauten leiden an Weltraumkrankheit, deren Wirkung selten länger als zwei Tage dauert. Es besteht die Gefahr der Reisekrankheit nach dem Flug, die jedoch nur nach längerfristigen Weltraummissionen von Bedeutung ist.

Nach dem Flug ist das vestibuläre System im Innenohr aufgrund der Schwerelosigkeit der Otolithen, die kleine Kalkkonkretionen sind, die Körperhaltungen wahrnehmen und für das richtige Gleichgewicht verantwortlich sind, gestört , nachdem sie der Schwerelosigkeit ausgesetzt waren . In den meisten Fällen führt dies zu Haltungsillusionen nach dem Flug.

Herz-Kreislauf-Ereignisse sind wichtige Faktoren während der drei Phasen einer Weltraummission. Sie können unterteilt werden in:

  • Vorbestehende kardiovaskuläre Erkrankungen: Diese sind in der Regel ausgewählt-out während der Astronautenauswahl, aber wenn sie in einem Astronauten vorhanden sind , können sie den Verlauf der Raumfahrt verschlechtern über.
  • Herz-Kreislauf-Ereignisse und Veränderungen, die während der Raumfahrt auftreten: Diese sind auf die Verschiebung und Umverteilung von Körperflüssigkeiten, Herzrhythmusstörungen und eine Abnahme der maximalen körperlichen Leistungsfähigkeit in der Mikrogravitationsumgebung zurückzuführen. Diese Effekte können möglicherweise dazu führen, dass die Besatzung bei der Rückkehr in eine Gravitationsumgebung schwer handlungsunfähig wird und somit nicht ohne Hilfe aus einem Raumfahrzeug austreten kann.
  • Orthostatische Intoleranz, die zu Synkopen während des Standtests nach dem Flug führt.

Operationen im Orbit

Weitere Informationen: Wirkung der Raumfahrt auf den menschlichen Körper

Astronauten werden in Vorbereitung auf die Startbedingungen und die raue Umgebung des Weltraums geschult. Diese Schulung zielt darauf ab, die Besatzung auf Ereignisse vorzubereiten, die in zwei große Kategorien fallen: Ereignisse im Zusammenhang mit dem Betrieb des Raumfahrzeugs (interne Ereignisse) und Ereignisse im Zusammenhang mit der Weltraumumgebung (externe Ereignisse).

Eine Innenansicht des Columbus-Modultrainingsmodells der ESA, das sich im Europäischen Astronautenzentrum in Köln befindet. Astronauten müssen sich während ihrer Ausbildung mit allen Komponenten des Raumfahrzeugs vertraut machen.

Während des Trainings werden die Astronauten mit den Engineering - Systeme des Satelliten einschließlich vertraut gemacht Antrieb von Raumfahrzeugen , Raumschiff thermische Kontrolle und Lebenserhaltungssysteme . Darüber hinaus werden Astronauten in Orbitalmechanik , wissenschaftlichen Experimenten, Erdbeobachtung und Astronomie ausgebildet . Dieses Training ist besonders wichtig für Missionen, bei denen ein Astronaut auf mehrere Systeme trifft (zum Beispiel auf der Internationalen Raumstation (ISS)). Training wird durchgeführt, um Astronauten auf Ereignisse vorzubereiten, die eine Gefahr für ihre Gesundheit, die Gesundheit der Besatzung oder den erfolgreichen Abschluss der Mission darstellen können. Diese Arten von Ereignissen können sein: Ausfall eines kritischen Lebenserhaltungssystems, Druckentlastung der Kapsel, Feuer und andere lebensbedrohliche Ereignisse. Zusätzlich zu der Notwendigkeit, sich für gefährliche Ereignisse zu schulen, müssen Astronauten auch trainieren, um den erfolgreichen Abschluss ihrer Mission zu gewährleisten. Dies könnte in Form von Schulungen für EVA , wissenschaftliche Experimente oder das Steuern von Raumfahrzeugen erfolgen .

Externe Veranstaltungen

Externe Ereignisse beziehen sich im weiteren Sinne auf die Fähigkeit, in der extremen Umgebung des Weltraums zu leben und zu arbeiten. Dazu gehört die Anpassung an Mikrogravitation (oder Schwerelosigkeit ), Isolation, Gefangenschaft und Strahlung . Zu den Schwierigkeiten, die mit dem Leben und Arbeiten in Schwerelosigkeit verbunden sind , gehören räumliche Orientierungslosigkeit , Reisekrankheit und Schwindel . Während länger andauernder Missionen werden Astronauten oft isoliert und eingesperrt. Es ist bekannt, dass dies die Leistung von Astronautenbesatzungen einschränkt, und daher zielt das Training darauf ab, Astronauten auf solche Herausforderungen vorzubereiten. Die langfristigen Auswirkungen der Strahlung auf Besatzungen sind noch weitgehend unbekannt. Es wird jedoch vermutet, dass Astronauten auf einer Reise zum Mars wahrscheinlich mehr als das 1000-fache der Strahlendosis eines typischen Erdenmenschen erhalten. Daher muss die gegenwärtige und zukünftige Ausbildung Systeme und Verfahren zum Schutz von Astronauten vor Strahlung umfassen.

Wissenschaftliche Experimente

Wissenschaftliche Experimente sind seit jeher ein wichtiges Element der bemannten Raumfahrt und stehen im Mittelpunkt der Internationalen Raumstation ISS. Die Schulung zur erfolgreichen Durchführung dieser Experimente ist ein wichtiger Bestandteil der Astronautenausbildung, da sie den wissenschaftlichen Nutzen der Mission maximiert. Einmal im Orbit, kann die Kommunikation zwischen Astronauten und Wissenschaftlern am Boden eingeschränkt werden, und die Zeit wird streng zwischen verschiedenen Missionsaktivitäten aufgeteilt. Es ist wichtig, dass Astronauten mit ihren zugewiesenen Experimenten vertraut sind, um sie rechtzeitig und mit möglichst wenig Eingriffen vom Boden aus abzuschließen.

Für Missionen zur ISS muss jeder Astronaut hundert oder mehr Experimente beherrschen. Während der Ausbildung haben die für die Experimente verantwortlichen Wissenschaftler keinen direkten Kontakt zu den Astronauten, die sie durchführen werden. Stattdessen schulen Wissenschaftler Trainer, die wiederum die Astronauten auf die Durchführung des Experiments vorbereiten. Ein Großteil dieser Ausbildung wird am European Astronaut Center durchgeführt.

Bei menschlichen Experimenten beschreiben die Wissenschaftler ihre Experimente den Astronauten, die dann entscheiden, ob sie an Bord der ISS teilnehmen möchten. Für diese Experimente werden die Astronauten vor, während und nach der Mission getestet, um eine Basislinie zu erstellen und festzustellen, wann der Astronaut zur Basislinie zurückgekehrt ist.

Ein Forscher, der mit einem VR-Headset Ideen für die Steuerung von Rovern auf einem Planeten untersucht.

Zweck des Virtual-Reality-Trainings

Das Virtual-Reality-Training für Astronauten soll den Astronautenkandidaten ein immersives Trainingserlebnis bieten. Virtuelle Realität wurde als eine Technologie erforscht, um Astronauten künstlich den Weltraumbedingungen und -verfahren auszusetzen, bevor sie ins All gehen. Mithilfe der virtuellen Realität können Astronauten bei der Durchführung einer EVA mit allen erforderlichen Geräten und simulierten Umgebungsmerkmalen trainiert und bewertet werden. Diese moderne Technologie ermöglicht auch das Ändern des Szenarios von unterwegs, um beispielsweise Notfallprotokolle zu testen. Die VR-Trainingssysteme können die Auswirkungen der Space Motion Sickness durch einen Gewöhnungsprozess reduzieren. Das VR-Training vor dem Flug kann eine Gegenmaßnahme gegen Weltraumkrankheit und Desorientierung aufgrund der Schwerelosigkeit der Mikrogravitationsumgebung sein. Wenn das Ziel darin besteht, als Übungswerkzeug zu fungieren, wird die virtuelle Realität häufig in Verbindung mit Robotik und zusätzlicher Hardware erforscht, um den Effekt des Eintauchens oder das Engagement des Auszubildenden zu erhöhen.

Ausbildung nach Region

Vereinigte Staaten

Bei der NASA müssen die sogenannten „AsCans“ (Astronautenkandidaten) nach der Auswahlphase bis zu zwei Jahre Ausbildung/Indoktrination absolvieren, um vollqualifizierte Astronauten zu werden. Zunächst müssen alle AsCans eine Grundausbildung durchlaufen, um sowohl technische als auch Soft Skills zu erlernen. Es gibt 16 verschiedene technische Kurse in:

Astronauten trainieren in der Neutral Buoyancy Facility im Johnson Space Center in Houston, Texas
Die Crew von STS-135 übt am 28. Juni 2011 im Johnson Space Center in Houston, Texas, Rendezvous und Andocken mit der ISS im Systems Engineering Simulator.

AsCans durchlaufen zunächst eine Grundausbildung, in der sie auf Sojus- und ISS-Systemen, Flugsicherheit und -betrieb sowie Land- oder Wasserüberleben geschult werden . Pilot AsCans wird auf dem T-38 Trainer Jet der NASA geschult . Da die moderne Weltraumforschung von einem Konsortium verschiedener Länder durchgeführt wird und ein sehr öffentlich sichtbarer Bereich ist, erhielten die Astronauten außerdem professionelle und kulturelle Schulungen sowie Sprachkurse (insbesondere in Russisch ).

Nach Abschluss des Basistrainings gehen die Kandidaten zum Advanced Training der NASA. AsCans werden an lebensgroßen Modellen trainiert, um ein Gefühl dafür zu bekommen, was sie im Weltraum tun werden. Dies geschah sowohl durch den Einsatz des Shuttle-Trainingsflugzeugs, während es noch in Betrieb war, als auch durch Simulationsmodelle. Das Shuttle-Trainingsflugzeug wurde bis zum Ausscheiden des Shuttles ausschließlich von Kommandanten und Pilotastronauten für Landeübungen verwendet, während fortschrittliche Simulationssysteme von allen Kandidaten verwendet werden, um zu lernen, wie man in der Weltraumumgebung arbeitet und ihre Aufgaben erfolgreich erfüllt. Simulatoren und EVA-Trainingseinrichtungen helfen den Kandidaten, ihre verschiedenen Missionsoperationen optimal vorzubereiten. Insbesondere Vakuumkammern , Parabelflüge und neutralen Auftrieb Einrichtungen (NBF) ermöglichen Kandidaten für das bekommen akklimatisiert Mikrogravitationsumgebung, insbesondere für EVA. Virtual Reality wird auch zunehmend als Werkzeug verwendet, um AsCans in die Weltraumumgebung einzutauchen.

Die letzte Phase ist das Intensivtraining. Es beginnt etwa drei Monate vor dem Start und bereitet die Kandidaten auf ihre zugewiesene Mission vor. Flugspezifische integrierte Simulationen sollen ein dynamisches Testgelände für Missionsregeln und Flugverfahren bieten. Das abschließende Intensive Training für die gemeinsame Crew/Flight Controller Ausbildung wird parallel zur Missionsplanung durchgeführt. In dieser Phase durchlaufen die Kandidaten ein missionsspezifisches operatives Training sowie Erfahrungen mit den ihnen zugewiesenen Experimenten. Auch die Ausbildung zum Crew Medical Officer ist enthalten, um bei medizinischen Problemen effektiv mit proaktiven und reaktiven Maßnahmen zu intervenieren.

Bemerkenswerte Trainingseinrichtungen

Neil Armstrong in einem Mondlandefährensimulator vor seiner Reise zum Mond .

Es kann bis zu zwei Jahre dauern, bis ein AsCan offiziell als Astronaut qualifiziert ist. Üblicherweise wird der Trainingsprozess mit verschiedenen Trainingseinrichtungen der NASA abgeschlossen: Weltraumtrainingseinrichtungen versuchen, die Erfahrung der Raumfahrt in einem Raumfahrzeug so nah und realistisch wie möglich nachzubilden oder zu simulieren . Dazu gehören Cockpit-Nachbildungen in Originalgröße, die auf hydraulischen Widdern montiert und von modernster Computertechnologie gesteuert werden; aufwendige Wassertanks zur Simulation der Schwerelosigkeit ; und Geräte, die von Wissenschaftlern verwendet werden, um die Physik und die Umwelt des Weltraums zu studieren.

  • Space Vehicle Mock-up Facility (SVMF): befindet sich im Johnson Space Center in Houston, TX. Das SVMF besteht aus lebensgroßen Modellen von Fahrzeugen der ISS, des Orion und verschiedener anderer kommerzieller Programme. Der Zweck von SVMF ist es, Astronauten eine einzigartige simulierte Erfahrung zu bieten, um sich mit ihren Aufgaben in Raumfahrzeugen vertraut zu machen. Zu den möglichen Schulungsprojekten gehören die Vorbereitung von Notfallsituationen, die fahrzeuginterne Wartung im Orbit und der Betrieb von Luftschleusen. Die Einrichtung bietet auch Erfahrungen für Astronauten in Echtzeit-Kommunikation mit dem Bodenteam zur Missionsunterstützung.
  • KC-135 Stratotanker: Die KC-135 ist ein Flugzeug mit Luftbetankung von Boeing. Dieses Flugzeug, das als „Schwereloses Wunder“ oder „Erbrochener Komet“ bekannt ist, ist das berühmteste seiner Art, das seit 1994 dazu dient, für NASA-Astronauten Umgebungen mit reduzierter oder Mikrogravitation zu simulieren. Die „Achterbahn“-Manöver, die das Flugzeug beherrscht des Tuns sorgen sowohl für Personen als auch für Ausrüstung an Bord für etwa 20–25 Sekunden Schwerelosigkeit.
  • Der Precision Air-Bearing Floor (PABF): befindet sich im Johnson Space Center in Houston, TX. Aufgrund der Mikrogravitationsumgebung im Weltraum erschwert der resultierende Mangel an Reibung den Astronauten, große Objekte zu bewegen und zu stoppen. Der PABF ist ein „flacher Boden“, der Druckluft verwendet, um typische Hardware oder Mock-ups aufzuhängen, die Astronauten im Weltraum über dem Boden treffen können. Es wird verwendet, um eine Umgebung mit geringer Reibung zu simulieren, damit Astronauten lernen, große Objekte zu bewegen.
  • Das Neutral Buoyancy Lab: (NBL): befindet sich im Johnson Space Center in Houston, TX. Durch die Kombination von Gewichtungs- und Schwebeeffekten schafft der NBL eine Balance zwischen den Tendenzen zu sinken und zu schweben und simuliert so das Erlebnis der Schwerelosigkeit. In der NBL sind mehrere Full-Size-Modelle der Raumfahrzeuge in einem großen „Wassertank“ präsent. Im Gegensatz zum SVMF hilft die NBL Astronauten, an Projekten wie der Wartung zu trainieren, jedoch außerhalb des Raumfahrzeugs.

Europa

Astronautentraining in Europa wird von dem durchgeführten Europäischen Astronautenzentrum (EAC) mit Sitz in Köln , Deutschland . Die europäische Ausbildung hat drei Phasen: Grundausbildung, Fortgeschrittenenausbildung und stufenspezifische Ausbildung.

Sojus-Kapselsimulator am EAC in Köln. ESA-Astronauten simulieren Operationen in der Kapsel des EAC.

Für alle von der ESA ausgewählten Astronauten beginnt die Grundausbildung in der EAC-Zentrale. Dieser Abschnitt des Trainingszyklus besteht aus vier separaten Trainingsblöcken, die 16 Monate dauern. Astronauten erhalten eine Orientierung über die großen Raumfahrtnationen, ihre Raumfahrtagenturen und alle wichtigen bemannten und unbemannten Raumfahrtprogramme. Die Schulung in dieser Phase befasst sich auch mit den geltenden Gesetzen und Richtlinien des Raumfahrtsektors. Technische (einschließlich Ingenieurwissenschaften, Astrodynamik , Antrieb, Orbitalmechanik usw.) und wissenschaftliche (einschließlich menschlicher Physiologie , Biologie , Erdbeobachtung und Astronomie) werden eingeführt, um sicherzustellen, dass alle neuen Astronauten über das erforderliche Basiswissen verfügen. Es werden Schulungen zu ISS-Operationen und -Einrichtungen durchgeführt, einschließlich einer Einführung in alle wichtigen Betriebssysteme an Bord der ISS, die für ihre Funktion als bemanntes Weltraumforschungslabor erforderlich sind. Diese Phase umfasst auch eingehende Systemoperationen für alle Raumfahrzeuge, die die ISS bedienen (z. B. Sojus, Progress , Automatic Transfer Vehicle ( ATV ) und das H-II Transfer Vehicle ( HTV )) sowie die Bodenkontroll- und Starteinrichtungsschulung . Diese Trainingsphase konzentriert sich auch auf Fähigkeiten wie Roboteroperationen , Rendezvous und Docking , Russischkurse, menschliches Verhalten und Leistung und schließlich einen PADI Open Water Scuba Diving Kurs. Dieser Tauchkurs bietet eine grundlegende EVA-Ausbildung beim NBF der ESA, bevor er in die größere NASA-Ausbildungseinrichtung im Lyndon B. Johnson Space Center wechselt .

Das Advanced Training beinhaltet einen viel tieferen Einblick in die ISS, einschließlich des Erlernens der Wartung und Bedienung aller Systeme. Zu diesem Zeitpunkt wird auch ein verbessertes wissenschaftliches Training implementiert, um sicherzustellen, dass alle Astronauten wissenschaftliche Experimente an Bord der ISS durchführen können. Diese Phase dauert etwa ein Jahr und die Ausbildung erfolgt im gesamten ISS-Partnernetzwerk, nicht mehr nur am EAC. Erst nach Abschluss dieser Phase werden Astronauten einem Raumflug zugewiesen.

Das stufenspezifische Training beginnt erst, nachdem ein Astronaut einem Flug zugewiesen wurde. Diese Phase dauert 18 Monate und bereitet sie auf ihre Rolle in der ihnen zugewiesenen Mission vor. Während dieser Phase trainieren sowohl Crewmitglieder als auch Backup-Crews gemeinsam. Die Besatzungsaufgaben auf der ISS werden unter Berücksichtigung der besonderen Erfahrung und des beruflichen Hintergrunds des Astronauten individuell zugeschnitten. Für alle Geräte an Bord gibt es drei verschiedene Benutzerebenen (dh Benutzerebene, Bedienerebene und Fachebene). Ein Besatzungsmitglied kann Spezialist für Systeme sein, aber auch nur Bediener oder Benutzer anderer, daher wird das Schulungsprogramm individuell zugeschnitten. Inkrementspezifisches Training beinhaltet auch Training für den Umgang mit Situationen außerhalb der Norm. Astronauten lernen auch, die Experimente durchzuführen, die speziell für ihre zugewiesenen Missionen geplant sind.

Russland

Das Gelände des Gagarin Cosmonauts Training Center

Das Training für Kosmonauten gliedert sich in drei Phasen: Allgemeines Weltraumtraining, Gruppentraining und Besatzungstraining. Das allgemeine Weltraumtraining dauert etwa zwei Jahre und besteht aus Klassen, Überlebenstraining und einer Abschlussprüfung, die bestimmt, ob ein Kosmonaut ein Test- oder Forschungskosmonaut wird. Das nächste Jahr ist dem Gruppentraining gewidmet, bei dem sich Kosmonauten auf die Sojus oder ISS sowie auf berufliche Fähigkeiten spezialisieren. Die letzte Phase, die Crew-Trainingsphase, dauert anderthalb Jahre und ist den detaillierten Verfahren für den Fahrzeugbetrieb, der ISS-Schulung und der englischen Sprache gewidmet .

Die Ausbildung findet hauptsächlich im Yuri Gagarin Cosmonaut Training Center statt . Die Einrichtungen des Zentrums verfügen über Modelle aller wichtigen sowjetischen und russischen Raumschiffe einschließlich der ISS in Originalgröße. Wie bei den ISS-Astronauten trainieren Kosmonauten in den USA, Deutschland, Japan und Kanada für die spezifische Ausbildung in den verschiedenen ISS-Modulen.

Japan

Das japanische bemannte Raumfahrtprogramm hat sich in der Vergangenheit auf die Ausbildung von Astronauten für Space-Shuttle-Missionen konzentriert. Daher fand das Training zuvor im Lyndon B. Johnson Space Center der NASA statt und folgte dem von NASA-Astronauten und anderen internationalen Teilnehmern des Space Shuttle-Programms.

H-II-Rakete vor dem Tsukuba Space Center, wo die Ausbildung von JAXA-Astronauten stattfindet

Seit der Entwicklung inländischer Trainingseinrichtungen im Tsukuba Space Center findet die Ausbildung zunehmend in Japan statt. Mit Japans Beteiligung an der ISS folgt die Ausbildung japanischer Astronauten einer ähnlichen Struktur wie bei anderen ISS-Partnern. Astronauten absolvieren 1,5 Jahre Grundausbildung hauptsächlich bei Tsukuba, gefolgt von 1,5–2 Jahren Aufbauausbildung bei Tsukuba und ISS-Partnerstandorten. Das Training für alle internationalen ISS-Astronauten mit dem Kibo-Modul wird auch im Tsukuba Space Center durchgeführt.

Auf das Fortgeschrittenentraining folgt ein inkrementspezifisches Training, das zusammen mit jedem Kibo-Training bei Tsukuba durchgeführt wird. Das EVA-Training für Kibo findet im Weightless Environment Test System (WETS) statt. WETS ist eine neutrale Auftriebseinrichtung mit einem vollständigen Modell des Kibo-Moduls auf der ISS. Das Tsukuba Space Center umfasst auch medizinische Einrichtungen zur Beurteilung der Eignung von Kandidaten, eine Isolationskammer zur Simulation einiger der mentalen und emotionalen Stressoren von Langzeitraumflügen und eine hypobare Kammer zum Training in Hüllenbruch- oder Lebenserhaltungssystem-Ausfallszenarien, die zu einer Reduzierung führen oder Luftdruckverlust.

China

Obwohl keine offiziellen Details zum Auswahlverfahren für das Shenzhou-Programm vorliegen, ist bekannt, dass die Kandidaten von der chinesischen Nationalen Raumfahrtbehörde von der chinesischen Luftwaffe ausgewählt werden und zwischen 25 und 30 Jahre alt sein müssen, mit einem Mindestalter von 800 Stunden Flugzeit und eine abgeschlossene Ausbildung. Die Kandidaten müssen zwischen 160 cm und 172 cm groß und zwischen 50 kg und 70 kg wiegen.

Für Chinas Shenzhou-Astronauten beginnt die Ausbildung mit einem einjährigen Ausbildungsprogramm in den Grundlagen der Raumfahrt. Während dieser Zeit werden die Kandidaten auch in die menschliche Physiologie und Psychologie eingeführt. Die zweite Ausbildungsphase, die fast 3 Jahre dauert, beinhaltet eine umfassende Ausbildung zum Führen des Shenzhou-Fahrzeugs im Normal- und Notfallmodus. Die dritte und letzte Stufe der Ausbildung ist eine missionsspezifische Ausbildung und dauert ungefähr 10 Monate. Während dieser Ausbildungsphase werden Astronauten im High-Fidelity-Trainer Shenzhou sowie in der Neutral Buoyancy Facility im Astronaut Center of China (ACC) in Peking ausgebildet . Neben der Zeit in der Neutral Buoyancy Facility (NBF) findet das Training für EVA in einer Hochvakuum-Niedertemperaturkammer statt, die die Umweltbedingungen des Weltraums simuliert. In allen Phasen der Ausbildung werden Astronauten körperlich konditioniert, einschließlich der Zeit in einer menschlichen Zentrifuge im ACC und eines Programms von Mikrogravitationsflügen, die in Russland durchgeführt werden.

Indien

Das indische bemannte Raumfahrtprogramm wartet noch auf eine formelle Genehmigung. Nach Abschluss der Mission soll die Mission zwei Indianer in einem Orbitalfahrzeug vom Typ Sojus in eine erdnahe Umlaufbahn bringen . Die Ausbildung dieser Astronauten sollte auf den Lehren basieren, die aus der Ausbildung von Indiens einzigem Kosmonautengeschwaderkommandanten Rakesh Sharma ( siehe Salyut-7 1984 ) und durch Indiens internationale Zusammenarbeit mit der NASA und Roscosmos gewonnen wurden. Dies würde es Indien ermöglichen, Erkenntnisse aus seinen reichen Erfahrungen in der bemannten Raumfahrt zu gewinnen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass Indien sein bemanntes Raumfahrtprogramm individuell durchläuft, was die Entwicklung eines eigenen Ausbildungsprogramms durch die indische Weltraumforschungsorganisation ( ISRO ) erforderlich macht . Für das Astronautentraining wählt Indien einen Ort, der 8 bis 10 km vom internationalen Flughafen Kempegowda entfernt liegt. Dieses Land ist im Besitz von ISRO. Darauf werden Zentren für Astronautenausbildung und biomedizinische Technik aufgebaut. Obwohl Indiens Missionstraining für den ersten Mann in den USA oder in Russland stattfinden wird, kann dieser Ort für zukünftiges Training genutzt werden. Darüber hinaus wird das Zentrum über Kammern zur Strahlungsregulierung, Temperaturwechsel und Zentrifugal für das Beschleunigungstraining verfügen.

Zukünftige Ausbildung

Suborbitales Astronautentraining

Ecuadorianische Zivile Raumfahrtbehörde (EXA)

Während die erste Generation nichtstaatlicher Raumfahrtastronauten wahrscheinlich suborbitale Flugbahnen durchführen wird, entwickeln derzeit Unternehmen wie Virgin Galactic und Xcor Aerospace proprietäre suborbitale Astronauten-Trainingsprogramme. Das erste offizielle suborbitale Astronauten-Trainingsprogramm war jedoch eine gemeinsame Anstrengung zweier Regierungsbehörden. Die ecuadorianische Luftwaffe und das Gagarin Cosmonaut Training Center entwickelten das ASA/T-Programm (Advanced Suborbital Astronaut Training), das zwischen 2005 und 2007 bis zu 16 Monate dauerte und sich auf Führungs- und Forschungsaufgaben bei kurzen Missionen mit suborbitalen Flugbahnen von bis zu 180 Kilometern konzentrierte. Dieses Programm hatte einen ecuadorianischen Staatsbürger im Jahr 2007, die ecuadorianische Raumfahrtbehörde rief eine neue Klasse von ASA/T-Ausbildungskandidaten aus. Entsprechend der EXA werden sie sich auf die Vermietung von kommerziellen suborbitalen Fahrzeugen konzentrieren, um bemannte Weltraumforschung durchzuführen

Kommerzielle Astronauten

Humanzentrifuge beim DLR in Köln für humanphysiologische Tests. Die hohen Beschleunigungen, die bei suborbitalen Flügen auftreten, können Tests oder sogar Schulungen an menschlichen Zentrifugen erforderlich machen, um festzustellen, ob die Teilnehmer für den Weltraumflug geeignet sind

Mit Blick auf die Zukunft wird das Aufkommen des kommerziellen Weltraumtourismus neue Standards für die Flugteilnehmer erfordern, die es derzeit noch nicht gibt. Diese Standards sollen sicherstellen, dass medizinische Untersuchungen ordnungsgemäß durchgeführt werden, um sichere und erfolgreiche Flüge zu gewährleisten. Dieser Prozess wird sich von dem für Weltraum-Astronauten unterscheiden, da das Ziel nicht darin besteht, das beste Individuum zu fliegen, sondern einen sicheren Flug für die Passagiere zu gewährleisten. Die wichtigsten Überlegungen für diese Art von Reisen sind:

  • Welche Art und Umfang der Ausbildung ist ausreichend?
  • Wer qualifiziert Weltraumtouristen als reisetauglich?
  • Wie werden neue Vorschriften mit bestehenden medizinischen Gremien übereinstimmen?
  • Welche Selektionskriterien müssen angewendet werden, um Gefahren für Weltraumtouristen zu reduzieren?

Medizinische Vorschriften für kommerzielle Raumfahrt könnten das Risiko von kommerziellen Raumfahrtunternehmen mindern, indem nur diejenigen ausgewählt werden, die die medizinischen Standardkriterien erfüllen, anstatt jedem, der ein Ticket kaufen kann, das Fliegen zu erlauben. Die erste Generation der kommerziellen Raumfahrt wird wahrscheinlich suborbitale Flugbahnen sein, die erhebliche Beschleunigungsänderungen hervorrufen und Herz-Kreislauf- und Lungenprobleme verursachen. Aus diesem Grund müssen sich alle zukünftigen medizinischen Kriterien für Teilnehmer der kommerziellen Raumfahrt speziell auf die schädlichen Auswirkungen der sich schnell ändernden Gravitationsniveaus konzentrieren und welche Personen dies tolerieren können.

Seit 2015 werden von den Wissenschaftler-Astronauten-Kandidaten des Projekts PoSSUM ein Grundlagenprogramm zur Ausbildung von Wissenschaftlern und Astronauten sowie zusätzliche Kurse in Bioastronautik , Extravehicular-Aktivitäten , Raumfahrtbetrieb, Flugversuchstechnik und Forschung in der oberen Atmosphäre durchgeführt zog Mitglieder aus 46 verschiedenen Ländern an und veröffentlichte Forschungsergebnisse zu mesosphärischer Dynamik, menschlicher Leistung in Raumanzügen, Mikrogravitationsforschung in verschiedenen Bereichen und Umgebungen nach der Landung. Die Programme werden vom International Institute of Astronautical Sciences durchgeführt, das auch mit der Embry-Riddle Aeronautical University, Final Frontier Design Spacesuits, Survival Systems USA, dem National Research Council of Canada, der Canadian Space Agency und der National Association of Underwater Instructors zusammenarbeitet.

Aktuelle Forschungen zu Fitnesstraining und Strategien für kommerzielle Astronauten, die von Astrowright Spaceflight Consulting durchgeführt wurden, dem ersten kommerziellen Unternehmen, das spezielles Fitnesstraining für Weltraumtouristen anbietet, legen nahe, dass konventionelles Fitnesstraining nicht ausreicht, um sichere Bewegungen in der Mikrogravitation zu unterstützen , und dass Training mit reduzierten Stabilität sollte betont werden.

Langzeitmissionen zum Mond oder Mars

Astronaut beim Virtual-Reality-Training

Astronauten für Langzeitmissionen – wie zum Beispiel zum Mond oder zum Mars – müssen mehrere Aufgaben und Pflichten erfüllen, da die Astronauten bei solchen Missionen weitgehend autonom funktionieren und in vielen verschiedenen Bereichen kompetent sein müssen. Für diese Art von Missionen umfasst die Ausbildung zur Vorbereitung von Astronauten wahrscheinlich die Ausbildung als Ärzte , Wissenschaftler , Ingenieure, Techniker , Piloten und Geologen . Darüber hinaus wird ein Fokus auf die psychologischen Aspekte von Langzeiteinsätzen gelegt, bei denen die Besatzung weitgehend isoliert ist.

Derzeit erfordert eine sechsmonatige Mission zur ISS bis zu fünf Jahre Astronautenausbildung. Dieses Ausbildungsniveau ist zu erwarten und wird wahrscheinlich für zukünftige Weltraumforschungsmissionen erweitert. Es kann auch Aspekte der Ausbildung während des Fluges umfassen. Möglicherweise wird die ISS in Zukunft als Langzeit-Astronauten-Trainingseinrichtung genutzt.

Ein leistungsstarkes Werkzeug für das Astronautentraining wird die kontinuierliche Nutzung analoger Umgebungen sein, einschließlich NASA Extreme Environment Mission Operations ( NOAA NEEMO ), NASA Desert Research and Technology Studies ( Desert RATS ), Envihab (geplant), Flight Analog Research Unit , Haughton-Mars Project ( HMP ) oder sogar die ISS (in-flight). Tatsächlich wurden bei NEEMO insgesamt 15 Missionsatronauten (bekannt als Aquanauten ) für zukünftige Missionen zu Asteroiden ausgebildet. Der Einsatz von Virtual Reality wird auch weiterhin zur kostengünstigen Ausbildung von Astronauten genutzt werden, insbesondere bei Einsätzen wie Extravehicular Activity ( EVA ).

Robonaut2 an Bord der ISS

Diese Missionen sind ohne die Anwesenheit von Robotern nicht völlig unabhängig. Dies eröffnet einen neuen Weg zur Mensch-Roboter-Interaktion, der gründlich verstanden und geübt werden muss, um eine harmonische Beziehung zwischen Astronauten und Robotern zu entwickeln. Diese Roboter würden den Astronauten helfen, ihre persönlichen Assistenten für die nächste Generation von Erforschern extremer Umgebungen zu sein. Derzeit gibt es auf der ISS einen Roboter, der die Astronauten mit menschlicher Note bei ihren Mammutaufgaben unterstützt. Interkulturelles und Mensch-Roboter-Interaktionstraining ist das Gebot der Stunde für Langzeiteinsätze.

Auch für zukünftige Mondlandungen muss das Training zu einer menschlichen Mission zum Mars ausgebaut werden . Faktoren wie Besatzungsdynamik, Besatzungsgröße und Besatzungsaktivitäten spielen eine entscheidende Rolle, da diese Missionen von einem Jahr bis zum Mond bis zu drei Jahren auf dem Mars dauern würden. Das für solche Missionen erforderliche Training muss vielseitig und leicht zu erlernen, anzupassen und zu improvisieren sein.

Für eine Reise zum Mars müssen die Astronauten neun Monate in der Besatzungskapsel bleiben. Die Monotonie und Isolation der Reise stellen neue psychologische Herausforderungen dar. Der lange Aufenthalt in der Besatzungskapsel ist vergleichbar mit anderen Formen der Einzelhaft, etwa in U-Booten oder antarktischen Stützpunkten. In einer isolierten und beengten Umgebung zu sein, erzeugt Stress, zwischenmenschliche Konflikte und andere Verhaltens- und psychische Probleme. Es hat sich jedoch gezeigt, dass natürliche Landschaften und die Kommunikation mit Ihren Lieben diese Auswirkungen entspannen und abschwächen. Als Lösung für die Verhaltensgesundheit wird ein Network of Social Interactions for Bilateral Life Enhancement (ANSIBLE) erforscht, das natürliche Landschaften und Sozialisation in einer Virtual-Reality-Umgebung bereitstellt.

Die Forscher untersuchen, wie die aktuellen Instrumente für die psychische Gesundheit angepasst werden können, um der Besatzung zu helfen, Stressfaktoren zu begegnen, die während längerer Missionen in einer isolierten, begrenzten Umgebung (ICE) auftreten. Die Internationale Raumstation ISS verwendet ein verhaltensbasiertes Konfliktmanagementsystem, das als Virtual Space Station (VSS) bekannt ist, um Konflikte zwischen Besatzungsmitgliedern zu minimieren und psychologische Herausforderungen anzugehen. Das Programm umfasst Module, die sich auf Beziehungsmanagement, Stress und Depression konzentrieren und Astronauten durch eine virtuelle Therapiesitzung im Weltraum führen.

Virtual-Reality-Astronautentraining

Geschichte

Virtual-Reality-Technologien kamen erstmals in den 1990er Jahren auf den Markt. Erst damals erkannten die Leute, dass VR beim Training von Astronauten eingesetzt werden kann. Die früheren VR-Getriebe für das Astronautentraining sind darauf ausgerichtet, die Kommunikation zwischen Roboterarmoperatoren und dem Astronauten während Extravehicular Activities (EVA) zu verbessern. Es bringt EVA-Besatzungsmitglieder und Roboterarm-Bediener live zusammen, selbst wenn sie sich an Bord eines Raumfahrzeugs befinden. Es wird auch verwendet, um einige der übergroßen Modelle zu ersetzen, die nicht in das Neutral Buoyancy Lab (NBL) passen.

1993 wurden Astronauten in der Arbeit am Hubble-Weltraumteleskop durch ein Virtual-Reality-Trainingstool, Research in Human Factors Aspects of Enhanced Virtual Environments for EVA Training and Simulation (RAVEN), geschult und bewertet. Das Ziel von RAVEN war jedoch nicht, Astronauten auszubilden, sondern die Wirksamkeit des Trainings mit virtueller Realität im Vergleich zu Unterwasser- und anderen Setups zu bewerten.

Durch die jahrelange technologische Entwicklung in der VR hat sich auch die Hardware für das VR Lab in der NASA deutlich verbessert. Sowohl das Material als auch die Auflösung des Displays werden überarbeitet:

  • 1991: Flüssigkristallanzeige (LCD) - 320x420
  • 1992: Kathodenstrahlröhre (CRT) - 1280x1024
  • 2005: Mikroorganische Leuchtdiode (Mikro-OLED) - 800x600
  • 2012: LCD - 1280x720
  • 2015: OLED - 1920x1080

Virtuelle Realität wurde im Laufe der Geschichte der Technologierenovierung auch in einem viel breiteren Spektrum von Bereichen der Weltraumforschung eingesetzt. Die neueren Anwendungen von VR umfassen, sind aber nicht beschränkt auf:

  • Missionsplanung
  • Kooperatives und interaktives Gestalten
  • Technische Problemlösung
  • Datenmodellierung
Die Astronauten Tom Marshburn (links) und Dave Wolf trainieren für einen Weltraumspaziergang in der Integrated EVA-RMS Virtual Reality Simulator Facility im Johnson Space Center

Aktuelles Virtual-Reality-Training

Während die Trainingseinrichtung für extravehiculare Aktivitäten (EVA) die Weltraumbedingungen einschließlich Druck und Beleuchtung simulieren kann, kann die Micro-g-Umgebung in der 1-G-Umgebung der Erde nicht vollständig rekonstruiert werden. Während des EVA-Trainings wird virtuelle Realität verwendet, um das Eintauchen in den Trainingsprozess zu erhöhen. Das NASA Johnson Space Center verfügt über Einrichtungen wie die Space Vehicle Mockup Facility (SVMF), das Virtual Reality Laboratory (VRL) und das Neutral Buoyancy Laboratory (NBL).

Das SVMF verwendet den Partial Gravity Simulator (PGS) und den Luftlagerboden (PABF), um die Schwerelosigkeit und die Auswirkungen der Newtonschen Bewegungsgesetze zu simulieren . Ähnliche Trainingssysteme stammen aus der Apollo- und Gemini-Ausbildung. Virtuelle Realität verbessert die Sinne eines Astronauten während Trainingsmodulen wie flüssigen Schnelltrennvorgängen, Weltraumspaziergängen und Reparaturen des Space Shuttle Thermal Protection Systems (TPS) des Orbiters .

Das NASA Virtual Reality Laboratory nutzt Virtual Reality, um die Simplified Aid For EVA Rescue (SAFER) als vereinfachte Hilfe zu ergänzen . Das VR-Training bietet eine grafische 3-dimensionale Simulation der Internationalen Raumstation (ISS) mit Headset, haptischen Feedback-Handschuhen und Motion-Tracker. Im Jahr 2018 erhielten zwei Astronauten der Expedition 55, Richard R. Arnold und Andrew J. Feustel , ein Virtual-Reality-Training und führten den 210. Weltraumspaziergang durch. Das Virtual Reality Laboratory bietet Astronauten ein immersives VR-Erlebnis für Weltraumspaziergänge, bevor sie ins All starten. Der Trainingsprozess kombiniert ein grafisches Rendering-Programm, das die ISS nachbildet, und ein Gerät namens Charlotte Robot, mit dem Astronauten ihre Umgebung visuell erkunden können, während sie mit einem Objekt interagieren. Der Charlotte-Roboter ist ein einfaches Gerät mit einem seitlich angebrachten Metallarm, der es einem Benutzer ermöglicht, mit dem Gerät zu interagieren. Der Benutzer trägt haptische Feedback-Handschuhe mit Kraftsensoren, die Signale an einen zentralen Computer senden. Als Reaktion darauf manövriert der Zentralcomputer das Gerät mithilfe eines Kabelnetzes und berechnet anhand der Physik, wie es sich im Weltraum verhält. Während Objekte im Weltraum schwerelos sind, muss ein Astronaut mit den Trägheitskräften eines Objekts vertraut sein und verstehen, wie das Objekt auf einfache Bewegungen reagiert, um es nicht im Weltraum zu verlieren. Das Training kann einzeln oder mit einem Partner absolviert werden. Auf diese Weise können Astronauten lernen, wie sie in einer Mikrogravitationsumgebung mit Masse und Trägheitsmomenten interagieren.

Das Neutral Buoyancy Laboratory (NBL) hat Vorteile bei der Simulation einer Schwerelosigkeitsumgebung und der Reproduktion des Gefühls, im Weltraum zu schweben. Die Trainingsmethode wird durch den Aufbau einer Umgebung mit geringer Schwerkraft durch Aufrechterhaltung des natürlichen Auftriebs in einem der größten Pools der Welt erreicht. Der NBL-Pool, in dem außerfahrzeugliche Aktivitäten oder Weltraumspaziergänge durchgeführt werden, ist 62 Meter lang, 31 Meter breit und 12 Meter tief und hat eine Kapazität von 6,2 Millionen Gallonen. Underwater Head Mounted Display (U-HMD) Virtual-Reality-Headset wird verwendet, um während des Trainings mit einer Bildrate von 60 fps und einer Bildschirmauflösung von 1280 x 1440 visuelle Informationen bereitzustellen. Das Unterwasser-VR-Trainingssystem hat aufgrund der Zugänglichkeit der VR-Anwendungen und Astronauten benötigen weniger Zeit, um die zugewiesene Übungsaufgabe zu erledigen.

Trotz der NASA-Trainingsmodule nutzt auch das kommerzielle Raumfahrttraining die Virtual-Reality-Technologie, um ihre Trainingssysteme zu verbessern. Das Virtual-Reality-Team von Boeing entwickelt ein Trainingssystem für Boeing Starliner , um Astronauten für den Transport zwischen der Erde und der ISS zu trainieren. Das VR-Trainingssystem kann Hochgeschwindigkeitssituationen und Notfallszenarien simulieren, beispielsweise das Starten, Betreten des Weltraums und die Landung an einem unerwarteten Ort.

Vorteile des Virtual-Reality-Trainings

Visuelle Neuorientierung ist ein Phänomen, das auftritt, wenn sich die Wahrnehmung eines Objekts aufgrund des sich ändernden Gesichtsfelds und der Hinweise ändert. Diese Illusion wird die Wahrnehmung der Orientierungskraft der Schwerkraft durch den Astronauten verändern und dann die räumliche Richtung verlieren. Die Astronauten müssen ein gutes räumliches Bewusstsein und eine gute Orientierung entwickeln, um die visuelle Neuorientierung zu überwinden. Beim traditionellen Desorientierungstraining zum Beispiel trainiert das Yuri Gagarin Cosmonaut Training Center den Astronauten, indem es eine Mikrogravitationsumgebung durch eine Zentrifuge simuliert. Im Gegensatz dazu erfordert das VR-Training weniger Ausrüstung, wodurch die Astronauten wirtschaftlicher trainiert werden.

Das Virtual-Reality-Training nutzt die mischrealistischen Interaktionsgeräte, wie z. B. Cockpits in Flugsimulatoren, um die Simulationskrankheit zu reduzieren und die Benutzerbewegung zu erhöhen. Im Vergleich zu traditionellem Training schneidet VR-Training besser ab, um die Auswirkungen von Weltraumkrankheit und räumlicher Orientierungslosigkeit zu minimieren. Astronauten, die ein VR-Training erhalten haben, können die Aufgabe 12% schneller ausführen, wobei die Übelkeitssymptome um 53% zurückgegangen sind.

Während VR beim Astronautentraining am Boden eingesetzt wird, trägt immersive Technologie auch zum Training im Orbit bei. Das VR- Head-Mounted-Display (HMD) kann dem Astronauten helfen, das körperliche Wohlbefinden im Rahmen des Leistungserhaltungstrainings aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus werden VR-Systeme eingesetzt, um die psychische Gesundheit der Besatzungsmitglieder sicherzustellen. Die Simulationen sozialer Szenarien können den Stress mildern und die Verbundenheit unter der isolierten und beengten Umgebung (ICE) herstellen.

Virtuelle Realität akklimatisiert Astronauten an Umgebungen im Weltraum wie die Internationale Raumstation ISS, bevor sie die Erde verlassen. Astronauten können sich beim Training in der NBL zwar mit der ISS vertraut machen, sehen aber nur bestimmte Teile der Station. Es bereitet Astronauten zwar auf die Aufgaben vor, die sie im Weltraum ausführen, gibt ihnen jedoch nicht unbedingt ein vollständiges räumliches Verständnis des Layouts der Station. Hier spielt Virtual Reality eine wichtige Rolle. Das Virtual Reality Lab verwendet ein System, das als Dynamic Onboard Ubiquitous Graphics Program (DOUG) bekannt ist, um das Äußere der ISS einschließlich Abziehbildern, Flüssigkeitsleitungen und elektrischen Leitungen zu modellieren, damit sich die Besatzung an ihre neue Umgebung gewöhnen kann. Der Detaillierungsgrad geht über das Äußere des Bahnhofs hinaus. Wenn ein Benutzer den Weltraum betritt, sieht er reines Schwarz, bis sich seine Pupille erweitert und der Himmel sich mit Sternen füllt, was als "Blooming-Effekt" bezeichnet wird.

Nachteile des Virtual-Reality-Trainings

Während die virtuelle Realität Astronauten auf die ungewohnten Aufgaben im Weltraum vorbereitet, ist das Training nicht in der Lage, den psychologischen und emotionalen Stress zu reproduzieren, dem Astronauten täglich ausgesetzt sind. Dies liegt daran, dass virtuelle Aufgaben nicht die gleichen Auswirkungen haben wie die reale Aufgabe und die Technologie keine starken psychologischen Auswirkungen wie Klaustrophobie erzeugt, die oft in geschlossenen Umgebungen auftritt.

Die Stimulierung einer virtuellen Mikrogravitationsumgebung kann aufgrund zusätzlicher Ausrüstungsanforderungen kostspielig sein. Im Gegensatz zur kommerzialisierten virtuellen Realität kann die von der NASA verwendete Ausrüstung nicht in großem Maßstab hergestellt werden, da die Systeme zusätzliche Technologien erfordern. Mehrere VR-Programme arbeiten in Kombination mit dem Neutral Buoyancy Lab oder dem Charlotte Robot im Virtual Reality Lab, was teure Einrichtungen erfordert und die Reisekomponente, die VR minimieren kann, nicht eliminiert. Der Charlotte-Roboter der NASA ist durch Kabel eingeschränkt, die die Mikrogravitationsumgebung simulieren, und das Virtual Reality Lab verfügt nur über zwei Maschinen. Dieses spezielle Trainingssystem erfordert ein virtuelles Handschuhfachsystem (GVX), das in die Ausbildung bei der NASA und das virtuelle EVA-System im Astronaut Center of China integriert wurde. Über in das Gewebe eingebettete Sensoren können die Handschuhe erkennen, wenn der Träger sich entscheidet, einen Gegenstand zu greifen oder loszulassen. Die Technologie muss jedoch weiterentwickelt werden, um präzise Benutzerbewegungen in virtuelle Programme zu integrieren. Es wurde berichtet, dass diese Handschuhe unbequem sind und nur begrenzte Bewegungen aufnehmen. Ganzkörper-Bewegungssensoren wurden ebenfalls in das Training integriert und sind in der Regel teuer, aber notwendig, um ein effektives taktiles Feedback als Reaktion auf die Bewegungen der Astronauten zu haben. Während Virtual-Reality-Programme entwickelt wurden, die keine Ganzkörpersensoren benötigen, verringert das Fehlen den Grad, in dem ein Benutzer mit der virtuellen Welt interagieren kann.

Zukunft

Der Schwerpunkt der zukünftigen Forschung zu Virtual-Reality-Technologien in der Weltraumforschung liegt in der Entwicklung einer Methode zur Simulation einer Mikrogravitationsumgebung. Obwohl es seit Beginn des Einsatzes von VR im Astronautentraining ein Ziel war, wurden kleine Fortschritte erzielt. Das aktuelle Setup verwendet ein Bungee-Seil, das an den Füßen einer Person befestigt ist, eine am Körper befestigte Schaukel und schließlich ein am Kopf befestigtes VR-Display (HMD). Von Teilnehmern an Experimenten, die dieses Setup verwenden, um Umgebungen mit reduzierter Schwerkraft zu simulieren, erleben sie jedoch nur das Gefühl, sich mit Hilfe von VR im Weltraum zu bewegen, aber die Erfahrung ähnelt keiner echten Schwerelosigkeitsumgebung im Weltraum. Insbesondere der Druck durch das Bungee-Seil und die Schaukel durch das Eigengewicht der Teilnehmer erzeugt ein unwirkliches und unangenehmes Gefühl. Die aktuelle Technologie mag für die breite Öffentlichkeit ausreichen, um zu erfahren, wie sich die Bewegung im Weltraum anfühlt, aber sie ist noch weit davon entfernt, offiziell als Astronauten-Trainingsinstrument eingesetzt zu werden.

Diese Bemühungen, die Mikrogravitation zu simulieren, dienen einem ähnlichen Zweck, um eine zunehmend immersive Umgebung für das Astronautentraining zu schaffen. Tatsächlich ist dies ein sich entwickelnder Trend für die gesamte VR-Branche. Die ultimative Szene-VR-Erfahrung, die wir uns vorstellen, wird schließlich durch die Eliminierung zwischen der realen und der virtuellen Welt gekennzeichnet sein.  

Siehe auch

Verweise

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Externe Links