Krok w wirtualny Księżyc: Jak budujemy astronautę przyszłości

Ludzkość stoi u progu nowej ery kosmicznej. Program Artemis ma ponownie zabrać nas na Księżyc, tym razem na dłużej. Zbudujemy bazy, będziemy prowadzić badania i żyć w środowisku, do którego ewolucja absolutnie nas nie przygotowała. Sukces tych niezwykle ambitnych i kosztownych misji zależy od jednego, kluczowego czynnika: perfekcyjnego przygotowania astronautów. Przez dekady trenowaliśmy ich w basenach, by symulować brak grawitacji, lub na pustyniach, by imitować obcy teren. To były świetne metody, ale miały jedną, fundamentalną wadę – nie potrafiły odtworzyć tego, co najważniejsze: jednoczesnego poczucia obcej grawitacji, ograniczeń ruchowych skafandra i psychologicznej presji działania w kompletnie nieziemskim, wizualnym otoczeniu.

Postanowiliśmy to zmienić. Zbudowaliśmy most między światem fizycznym a wirtualnym, tworząc system treningowy nowej generacji. To nie jest gra. To laboratorium, w którym kształtujemy ciało i umysł przyszłych zdobywców kosmosu.

Eksperyment: Zanurzenie w trzech krokach

Aby zrozumieć, jak astronauta adaptuje się do warunków księżycowych, zaprosiliśmy grupę uczestników do przejścia przez trzy, coraz bardziej złożone fazy symulacji:

1. Krok 1: Linia bazowa. Najpierw badaliśmy naturalny chód uczestników na bieżni. To nasz punkt odniesienia – tak porusza się człowiek na Ziemi.

2. Krok 2: Poczuj grawitację. Następnie uczestnicy zakładali prawdziwy, choć treningowy, skafander kosmiczny i byli podwieszani do specjalnego systemu odciążającego, który symulował grawitację Księżyca (1/6 ziemskiej). Mogli poczuć, jak ich ciało staje się lżejsze, ale jednocześnie skrępowane przez sztywny kombinezon.

3. Krok 3: Wejdź do innego świata. W ostatniej fazie, będąc wciąż w skafandrze i w stanie obniżonej grawitacji, uczestnicy zakładali gogle VR. W jednej chwili przenosili się na powierzchnię Księżyca. Zobaczyli realistyczny krajobraz, wnętrze bazy księżycowej (ILMAH) i dynamiczny wyświetlacz na hełmie (HUD) pokazujący ich tlen, tętno i inne kluczowe parametry. Co więcej, rzuciliśmy im wyzwanie – symulację awarii, w której musieli szybko zareagować i dotrzeć do bezpiecznej lokalizacji.

Przez cały czas, dziesięć kamer systemu motion-capture z milimetrową precyzją śledziło każdy ich ruch, a po wszystkim, szczegółowe ankiety pozwoliły nam zajrzeć do ich umysłów.

Co dzieje się w głowie astronauty? Wyniki oceny psychologicznej

Analiza obciążenia psychicznego (za pomocą standaryzowanego indeksu NASA-TLX) przyniosła fascynujące wnioski. Symulacja była, co nie dziwi, bardzo wymagająca fizycznie. Uczestnicy czuli, że muszą włożyć sporo wysiłku w poruszanie się w skafandrze na bieżni, nawet przy obniżonej grawitacji.

Jednak w sferze mentalnej wyniki były niezwykle obiecujące:

• Obciążenie poznawcze i presja czasu były na umiarkowanym poziomie. To oznacza, że symulacja była wystarczająco angażująca, by zmusić mózg do pracy, ale nie na tyle przytłaczająca, by prowadzić do dezorientacji.

• Poziom frustracji był bardzo niski, a ocena własnej wydajności bardzo wysoka. To dowód na to, że interfejs i zadania były zaprojektowane intuicyjnie. Uczestnicy czuli, że mają kontrolę i że dobrze wykonują swoją pracę.

Co najważniejsze, ocena immersji, czyli stopnia „zanurzenia” w wirtualnym świecie, była niemal maksymalna. Uczestnicy naprawdę czuli, że są na Księżycu. To klucz do budowania pamięci mięśniowej i psychologicznej odporności.

Jak zmienia się ciało? Niezwykłe odkrycia z analizy chodu

Najbardziej przełomowe dane pochodzą jednak z analizy ruchu. Kiedy nałożyliśmy na siebie dane ze wszystkich trzech faz, zobaczyliśmy, jak radykalnie zmienia się ludzki chód. Dodanie samego skafandra i zmniejszenie grawitacji ograniczało zakres ruchu w biodrach i kolanach. Ale prawdziwa magia zadziała się, gdy dodaliśmy VR.

Kluczowe odkrycie: Dodanie immersyjnego, wirtualnego środowiska spowodowało statystycznie istotne obniżenie środka masy ciała uczestników. Mówiąc prościej, zaczęli oni instynktownie przyjmować postawę lekkiego kucnięcia.

Dlaczego to tak ważne? To naturalna, podświadoma reakcja ciała, które próbuje zwiększyć swoją stabilność w odpowiedzi na niepewne, dynamiczne bodźce wizualne. System VR był na tyle realistyczny, że sprowokował autentyczną, fizyczną adaptację – dokładnie taką, jaka jest pożądana dla bezpiecznego poruszania się w nieznanym terenie. Uczestnicy, skupieni na zadaniu w wirtualnym świecie, zaczęli poruszać się w sposób bardziej stabilny i bezpieczny.

Wnioski: Tworzymy nowy standard treningu

Nasze badania udowodniły, że połączenie symulacji fizycznej (skafander, grawitacja) z immersyjną wirtualną rzeczywistością to niezwykle skuteczna metoda treningu astronautów. Stworzony przez nas system, nazwany AERIE, nie tylko wspiera realizm fizyczny, ale tworzy angażujące psychologicznie i poznawczo środowisko, które:

• Buduje odporność psychiczną w kontrolowanych warunkach.

• Wymusza prawidłowe, instynktowne adaptacje ruchowe, które zwiększają bezpieczeństwo.

• Jest w pełni mierzalny, pozwalając na precyzyjną ocenę postępów każdego astronauty.

To dopiero początek. Udowodniliśmy, że koncepcja działa. Teraz czas na jej rozbudowę. Wkraczamy w erę, w której będziemy mogli trenować astronautów do każdej misji, w każdym scenariuszu, zanim ich stopa w ogóle opuści Ziemię.

Inne horyzonty naszych badań:

1. Wirtualne spacery w duecie: Jak technologia VR może umożliwić wspólny trening astronautom znajdującym się na różnych końcach świata?

2. Cyfrowy bliźniak bazy księżycowej: Stworzenie wirtualnej repliki 1:1, która reaguje w czasie rzeczywistym na dane ze swojego fizycznego odpowiednika.

3. Rozszerzona rzeczywistość w hełmie astronauty: Jak nakładanie cyfrowych danych na rzeczywisty widok (AR wewnątrz VR) może pomóc w nawigacji i obsłudze sprzętu.

4. Trening w chaosie: Wykorzystanie sztucznej inteligencji do generowania nieprzewidzianych, dynamicznych awarii, które testują zdolność improwizacji.

5. Trening „szyty na miarę”: Wykorzystanie danych biometrycznych (tętno, potliwość, eye-tracking) do personalizacji i optymalizacji treningu dla każdego astronauty z osobna.

Pomysł na doktorat: Adaptacyjny ekosystem treningowy dla załogowych misji pozaziemskich, integrujący wielomodalne sprzężenie zwrotne i scenariusze generowane przez AI

Temat: Opracowanie i walidacja zamkniętej pętli treningowej dla astronautów, w której immersyjne środowisko VR/AR dynamicznie adaptuje się w czasie rzeczywistym do stanu psychofizjologicznego użytkownika.

Cel: Stworzenie systemu, który integruje dane z czujników biometrycznych (EEG, EKG, GSR), systemu motion-capture oraz śledzenia wzroku (eye-tracking). Na podstawie tych danych, sztuczna inteligencja (AI) będzie w czasie rzeczywistym modyfikować parametry symulacji – od złożoności zadania, przez warunki środowiskowe (np. burza pyłowa), po wprowadzanie kontrolowanych awarii technicznych. Celem jest utrzymanie astronauty w stanie optymalnego obciążenia (tzw. „flow”), maksymalizując efektywność nauki i budowanie odporności na stres. Projekt obejmowałby również rozwój trybu wieloosobowego do treningu współpracy (np. podczas EVA) oraz walidację systemu w porównaniu z tradycyjnymi protokołami treningowymi.