作者:丁佳 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/9/15 14:33:53
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天上“搭桥” 地上“牵线”
遥科学实验平台助力天宫二号天地交互

沉浸式科学实验平台示意图

 

在天宫二号空间实验室中,搭载了一个重13公斤、比普通台式电脑主机还小的黑箱子。借助这个箱子,中国科学家将开展“液桥”热毛细对流的空间实验研究。

液桥听上去很神秘,但其实在日常生活中十分常见,比如把两个手指沾上水,合拢再拉开一点距离,两个手指之间的小液柱就是液桥。

“地面上由于重力作用,我们不能建立大尺寸液桥;但在太空微重力环境下,就可以建立起很大尺寸的液桥。”该项目的主任设计师、中国科学院力学研究所研究员康琦说,“利用大尺寸液桥,就可以开展微重力热毛细流动的科学实验。太空特有的微重力环境将使科学家深入剖析热毛细对流的真实过程。”

如此精细的操作,当然离不开天地间的互动。针对天宫二号液桥热毛细对流实验中天地实时交互和精细控制的实验需求和特点,中国科学院空间应用工程与技术中心研制了目前我国首个基于虚拟现实技术的沉浸式遥科学实验平台。

利用高分辨率的立体投影显示技术和多通道视景同步技术,该平台几近真实地复现出太空环境和空间科学实验场景,大大延伸了科学家的感知能力,使科学家在地面就可以“实时在线”连续观察实验过程;在虚拟环境中融合了多通道的三维交互技术,支持科学家以地面实验室类似的交互方式,身临其境地对空间实验进行最有效干预。通过流场虚拟仿真技术实现了空间液桥实验全过程的连续跟踪和实施方案推演评估,提供更智能、更快速的分析和决策方式。

此外,有效载荷运控中心还验证了虚拟现实头盔显示器/3D眼镜以及基于手势的体感交互等“黑科技”在开展空间应用中的可行性。

例如,科学家通过佩戴虚拟现实头盔,即可实现太空和舱内实验环境“漫游”;通过手势和手臂的各种运动变化改变液桥的“高矮”、“胖瘦”和“冷热”等。

沉浸式遥科学实验平台将极大地提高科学家开展空间科学实验的效率和质量,并将在未来我国更大规模更广领域的空间应用中发挥更大作用。

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