Так выглядит современный тренажер для космических фотографов. Фото: Ирина ТРАВИНА.
Российских космонавтов будут тренировать на тренажере, разработанном новосибирскими учеными. В нем два рабочих места: для инструктора и будущего члена экипажа МКС. Современную установку-стенд собрали в Академпарке с помощью девяти телевизоров и иллюминатора, напечатанного на 3D-принтере. Уникальное изобретение, аналогов которого в России еще нет, скоро испытают астронавты Звездного городка.
«Нам с неба видно все!»
Зачем вообще астронавты делают снимки в космосе? Орбитальное фотографирование нужно вовсе не для того, чтобы выложить красивые посты в Инстаграм. Это часть исследовательской работы экипажа МКС. Лесные пожары, таяние ледников, природные катаклизмы, масштабные вырубки леса, крупные паводки — за всем этим наблюдают астронавты во время своих внеземных командировок. Полученные из космоса данные очень важны для жизни на Земле. Снимки помогают вовремя заметить приближающуюся бурю, пожар, определить плотность городской застройки и еще много полезного. В объектив фотоаппарата часто попадают и планеты, Луна, галактики, звезды, рассветы, закаты и даже северное сияние.
Вообще, космонавтов можно назвать заядлыми фотографами, ведь в космосе спектр съемок значительно шире, чем на Земле. Правда, научиться этому искусству гораздо сложнее, особенно если учитывать, что точка съемки всегда одна — из окна иллюминатора, а космическая станция не стоит на месте и постоянно вращается.
Из космоса можно увидеть и пожар. Фото: Космонавт Сергей РЫЖИКОВ.
Советские тренажеры
Учиться фотографировать объекты из космоса астронавты начинают еще на Земле. Для этих целей тоже, кстати, новосибирскими учеными был разработан специальный тренажер.
Борис Степанович Долговесов, заведующий лабораторией Института автоматики и электрометрии СО РАН кандидат технических наук, рассказал:
В первой половине 1980-х годов началось активное сотрудничество Института автоматики и электрометрии СО РАН с Научно-исследовательским испытательным центром подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина по созданию синтезирующих систем визуальной обстановки для космических тренажеров. В 1981 - 1985 годах в институте собирали образец трехканальной установки «Аксай» — первой в СССР профессиональной системы с математическим моделированием визуальной обстановки. Она была введена в эксплуатацию в 1985 году и использовалась в составе тренажерно-моделирующего комплекса в течение 10 лет при подготовке космонавтов по программе космической станции «Мир»
Но технологии не стоят на месте, уже в начале 1990-х годов появилось новое поколение этой разработки под названием «Альбатрос». Объекты на экране стали двигаться, появились атмосферные эффекты и даже что-то похожее на солнечный свет.
Затем в 1996 году в Новосибирске разработали тренажер «Ариус» с еще более расширенным набором функций. Различные модификации этой системы до сих пор используются в специализированных тренажерах для подготовки космонавтов по программе МКС.
Ирина Травина, директор «СофтЛаб-НСК», говорит:
Когда персональные компьютеры и графические карты по скорости выдачи картинки и ее качеству стали сравнимы со стационарными, работы плавно перешли на них. Одновременно начался период перестройки и реформ, на базе Института СО РАН выросло несколько программистских компаний, включая нашу. Мы разработали первый графический движок, а это целый пакет программ для создания изображений и их анимации. Появилась возможность отображать на экране траектории движения в пространстве множества трехмерных объектов.
Иллюминатор напечатан на 3D-принтере. Фото: Ирина ТРАВИНА.
Один в один как в космосе
На этот раз специалисты компании «СофтЛаб-НСК» усовершенствовали систему имитации фотосъемки земной поверхности с орбиты для тренажера, созданного в сотрудничестве с Институтом автоматики и электрометрии СО РАН. Теперь тренировки все больше и больше будут напоминать присутствие на МКС.
Ирина Травина, объясняет:
Сейчас этот стенд выглядит как стена сферической формы, напоминающей космическую станцию, с девятью ЖК-телевизорами, каждый из которых имеет разрешение 4K. Также мы добавили интерьер — часть обшивки корабля с иллюминатором, напечатанные на 3D-принтере, и даже муляж фотокамеры. С программной точки зрения достаточно сложной задачей была графическая симуляция реального поведения множества объектов: самих космических аппаратов и их узлов, а также Земли, Луны, Солнца, созвездий. Очень важно, чтобы профессиональные тренажеры были максимально приближены к тому, что происходит в реальности, что в действительности видит космонавт, находясь в космическом корабле или на орбитальной станции.
Есть и другая сложность: Международная космическая станция над нужным местом находится не так долго — чуть более минуты. На следующем витке наблюдаемые объекты уже окажутся под углом, ждать нового удобного ракурса придется несколько часов. А у космонавта плотный график работы, поэтому высиживать у иллюминатора часами просто не получится.
Картинка на мониторе как в реальном космосе. Фото: Ирина ТРАВИНА.
Отмечает разработчик:
Наш тренажер предназначен для обучения навыкам ведения визуально-инструментального наблюдения. Космонавт должен уметь позиционироваться по Земле, хорошо ориентироваться, где что расположено, отлично знать географию и быстро распознавать цель для фотосъемки. Кроме того, процесс фотографирования тоже требует отработки навыка. Важно точно навести фотокамеру и сделать кадр с плавным увеличением масштаба. И это все нужно успеть до того, как наблюдаемый объект выйдет из зоны видимости, то есть ориентировочно за 75 секунд. Для работы с фотокамерой подготовлен специальный стенд и программное обеспечение. Камера, с одной стороны, тяжелая и громоздкая, с другой — находится в невесомости. Поэтому сложность представляло и обеспечение эффекта невесомости камеры, да и сама камера была сэмулирована. Запчасти для нее изготовлены в Академпарке на 3D-принтере, процесс и результат фотосъемки сэмулированы программными средствами. Космическая станция движется, земная поверхность перемещается по двум траекториям, поэтому наведение камеры на объект является непростой задачей.
В тренажере предусмотрено два рабочих места: для инструктора и будущего космонавта. Обучаемый должен располагаться перед иллюминатором, изображение через который будет формироваться на стене с экранами. Телевизоры расположены за иллюминатором на расстоянии двух метров, что дает более широкий угол зрения. Таким образом, картина, которую видят испытатели, полностью соответствует реальной, за исключением текущих погодных условий на Земле в этот момент.
Ирина Травина, добавляет:
Как и любая обучающая программа, эта тоже предусматривает разные уровни сложности. Можно добавить облачность, сделать ее сильной или слабой. И астронавту придется не только разглядеть сквозь нее нужные объекты, но и сделать качественные снимки.
Особая гордость сибирской разработки в том, что аналогов такого тренажера в России еще не было.
Читайте АВ Клуб в Telegram
