NASA研究助力视频游戏玩家火星之旅成真

到另一个星球来一场探险之旅会是怎样的一种体验？踢一踢火星上的红土，顺着地下蜿蜒的熔岩管匍匐前行？或者，盖一座小屋，再建一片花园？美国国家航空航天局（NASA）花费了数年时间，构想和研究火星之旅：他们利用卫星和火星漫游车收集图像和数据，用计算机模型模拟外星环境，甚至建造模型来检验人类在地球上的奇思妙想是否可行。现在，从宇航员到孩童，人人都可以在一款以火星为场景的沉浸式虚拟现实游戏中前所未有地体验到这项研究的成果，而这款虚拟现实游戏则是由总部位于迈阿密的媒体融合试验室（Fusion Media Group Labs）开发的。

帕特·特鲁特曼（Pat Troutman）是兰利研究中心（Langley Research Center）的人类探索战略分析负责人。他在NASA的“可发展火星计划（Evolvable Mars Campaign）”中所开展的大量研究工作，为该游戏奠定了基础。“在开头的场景中，玩家会沿着火星轨道出发，一旦进入轨道并登陆火星，接下来的游戏部分几乎就是‘可发展火星计划’力图实现的目标了。”他说。据特鲁特曼介绍，NASA这项计划所面临的一个挑战便是，“该计划必须在已有的资源下维持下去。我们并没有去寻找前往火星的最佳途径，而是问自己，‘我们能用现有的资源做些什么？’”

同早期的概念相比，他们在计划中所做出的最重要的改变是，一切资源都必须可以重复利用。也就是说，需要设计出可以多次飞行的航天器，以及最大限度地减少燃料需求的推进系统和轨道，并且需要充分利用火星的现场资源，最重要的是，需要返回火星上的同一个着陆点，这样，宇航员就能重复利用火星上的居住舱、漫游车，以及执行先前任务时所带去的其他补给。

对于宇航员用于探索火星的漫游车，也彻底进行了重新设计，变得更加高效和经济。“新漫游车采用了一种非常棒的设计概念，我们称之为‘宇航服接口（suitport）’。”特鲁特曼解释道，“简单来说，宇航服的背后设计了一个舱口”，可以直接连接到漫游车舱口。“如果同时打开两个舱口，宇航员就可以爬出宇航服，进入漫游车，而不必穿过气闸舱，也不会将尘土带入漫游车。”他说，这样一来，探索火星表面就变得容易多了。“这是一件两全其美的事——穿宇航服可以行走和攀爬，开漫游车可以四处探寻。此外，漫游车还是一辆迷你露营车。宇航员可以在里面露营一周，到远离基地的地方进行科学考察。”

“可发展火星计划”被写入了NASA总部的报告，并对公众开放；但在NASA以外的地方，知晓者却寥寥无几。事实上，回到2014年，最初游戏开发商的奇思妙想源自广为人知的“火星一号”计划的启动。一家私人公司希望通过该计划在火星上建立第一个人类永久居住地。

鉴于媒体对这项工作的关注，美国麻省理工学院的一个研究生4人团队决定对这项计划进行分析，看看它是否切实可行。“我们就是想看看，他们实施的分析能否证明他们在生命周期成本和物流需求方面的一些说法是正确的。”目前在喷气推进实验室（JPL）工作的Sydney Do解释说。“我们挖掘了他们网站上我们能找到的每一个数据点，并利用NASA的标准设计参考手册填补了其中的空白。”

2008年，宇航员、工程师和地质学家在亚利桑那沙漠对多任务太空探索飞行器这一概念进行了测试。也许有一天，像这样的飞行器会载着宇航员飞越火星表面

媒体融合试验室（Fusion Media Group Labs）在设计“火星2030体验”这款虚拟现实游戏时，广泛咨询了NASA的研究人员，模拟了该局提出的人类登陆火星计划中的火星漫步体验。媒体融合试验室（Fusion Media Group Labs）团队甚至驾驶了一辆漫游车模型，设计出能够精确模拟该模型的虚拟漫游车

他们得出的结论是：这项计划根本不可行。尽管如此，他们的报告也受到了社会公众的广泛关注，当然，其中也包括媒体融合试验室（Fusion Media Group Labs）。于是，媒体融合试验室（Fusion Media Group Labs）代表与Sydney Do等研究人员取得了联系，向他们咨询如何制作一款火星探险游戏的建议，这款游戏应包含一项火星探险能够得以实现的计划。“我才发现，从科学的角度来制作游戏，实在是引人入胜。”公司的虚拟与增强现实业务总监朱利安·雷耶斯（Julian Reyes）说，“一般来说，游戏都存在传统的架构，要么获胜得分，要么淘汰出局，游戏本身就是这样的概念。我们不想把它做成一款纯粹的游戏，而是想利用交互式引擎，展示科学信息。”

Sydney Do和他的研究生同事开始投入雷耶斯及其团队的研究工作中，帮助他们与包括特鲁特曼在内的NASA研究人员取得联系。“经过1年的谈判，我们签署了一份《太空行动协议》，开始致力于‘火星2030体验’的设计工作。”雷耶斯说。“我们多次前往兰利研究中心、约翰逊航天中心（Johnson Space Center）和米修装配厂（Michoud Assembly Facility），以收集尽可能多的资料。我们还与喷气推进实验室合作，获得外部环境的数字地形模型。”开发人员通过驾驶NASA的模型车，了解火星漫游车的驾驶感觉，甚至还录制了音频，融入游戏中。然后，他们投入了所有的研究，一年半后，视频游戏引擎制作完成。

最终，根据专家的说法，游戏营营造了一个令人身临其境的虚拟现实环境。“我们请来了迈克尔·格恩哈德（Michael Gernhard），一位曾4次参与漫游车设计的宇航员。他在游戏中进行了驾驶体验，并表示那种感觉就像在驾驶真正的漫游车一样。”雷耶斯回忆道。

特鲁特曼坚持认为，两者还是略有不同。“游戏中的居住舱比宇航员实际待的居住舱要大得多，内部更干净，空气也更流通。”但是他说，总的来说，这款游戏完美地展现了他和他团队所做的工作，从漫游车和着陆点等大的方面到植物生长模块标志等微小细节，各方面情况都得到了完美呈现。

Sydney Do表示，他认为这种游戏体验将有助于增加公众对太空探索的兴趣。“像这样一些对太空探索感兴趣的人设计出来的游戏，能让其他人也体验到同样的乐趣——我觉得这简直太神奇了。”雷耶斯说，从很大程度上讲，这就是关键所在。“我们认为这是一种教育体验。每一个模块都包含了与NASA当前正在研发的系统有关的信息。”他指出。“我们希望这些知识都能掌握在学生手中，从而激发他们认识到，人类终将能够登陆火星，同时，希望他们当中的一些人立志成为科学家，并尝试能够更好地诠释这些概念。”

于是，这款游戏上线后即对教育工作者免费开放，而且，从2018年3月起，所有用户通过NASA的网站都能免费玩游戏。此外，媒体融合试验室（Fusion Media Group Labs）在3月还免费公开了他们游戏引擎的编辑器工具，“这样，其他的开发人员和科学家就能使用我们的漫游车模型和地形数据来开发他们自己的概念模型。”毕竟，“如果NASA的信息对公众开放，而我们的项目又是基于那些开放信息，那我们的游戏也应当免费才行。”雷耶斯强调说。

媒体融合试验室（Fusion Media Group Labs）希望它所创造的工具能够用来模拟宇宙中许许多多其他的星球及其探测形式，并对那些星球的居住舱进行升级，以及模拟各种资源管理形式。在“火星2030体验”中，一切都是可以互动的，所以用户可以构建新的技术和新的居住舱，看看它们在火星环境中是如何运行的。

新平台也让科学家们兴奋不已。例如，研究结果通常看起来就像图上的一列列数字和点。将这些数字融入虚拟现实游戏中，“人们就能够切实体会到数字背后的意义，而这有助于提升身体直觉。”Sydney Do说道。“而且，通过整个体验，或许还能提高科学技术和工程设计水平。”