NASA研究助力視頻游戲玩家火星之旅成真

到另一個星球來一場探險之旅會是怎樣的一種體驗？踢一踢火星上的紅土，順著地下蜿蜒的熔巖管匍匐前行？或者，蓋一座小屋，再建一片花園？美國國家航空航天局（NASA）花費了數年時間，構想和研究火星之旅：他們利用衛星和火星漫游車收集圖像和數據，用計算機模型模擬外星環境，甚至建造模型來檢驗人類在地球上的奇思妙想是否可行。現在，從宇航員到孩童，人人都可以在一款以火星為場景的沉浸式虛擬現實游戲中前所未有地體驗到這項研究的成果，而這款虛擬現實游戲則是由總部位于邁阿密的媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）開發的。

帕特·特魯特曼（Pat Troutman）是蘭利研究中心（Langley Research Center）的人類探索戰略分析負責人。他在NASA的“可發展火星計劃（Evolvable Mars Campaign）”中所開展的大量研究工作，為該游戲奠定了基礎。“在開頭的場景中，玩家會沿著火星軌道出發，一旦進入軌道并登陸火星，接下來的游戲部分幾乎就是‘可發展火星計劃’力圖實現的目標了。”他說。據特魯特曼介紹，NASA這項計劃所面臨的一個挑戰便是，“該計劃必須在已有的資源下維持下去。我們并沒有去尋找前往火星的最佳途徑，而是問自己，‘我們能用現有的資源做些什么？’”

同早期的概念相比，他們在計劃中所做出的最重要的改變是，一切資源都必須可以重復利用。也就是說，需要設計出可以多次飛行的航天器，以及最大限度地減少燃料需求的推進系統和軌道，并且需要充分利用火星的現場資源，最重要的是，需要返回火星上的同一個著陸點，這樣，宇航員就能重復利用火星上的居住艙、漫游車，以及執行先前任務時所帶去的其他補給。

對于宇航員用于探索火星的漫游車，也徹底進行了重新設計，變得更加高效和經濟。“新漫游車采用了一種非常棒的設計概念，我們稱之為‘宇航服接口（suitport）’。”特魯特曼解釋道，“簡單來說，宇航服的背后設計了一個艙口”，可以直接連接到漫游車艙口。“如果同時打開兩個艙口，宇航員就可以爬出宇航服，進入漫游車，而不必穿過氣閘艙，也不會將塵土帶入漫游車。”他說，這樣一來，探索火星表面就變得容易多了。“這是一件兩全其美的事——穿宇航服可以行走和攀爬，開漫游車可以四處探尋。此外，漫游車還是一輛迷你露營車。宇航員可以在里面露營一周，到遠離基地的地方進行科學考察。”

“可發展火星計劃”被寫入了NASA總部的報告，并對公眾開放；但在NASA以外的地方，知曉者卻寥寥無幾。事實上，回到2014年，最初游戲開發商的奇思妙想源自廣為人知的“火星一號”計劃的啟動。一家私人公司希望通過該計劃在火星上建立第一個人類永久居住地。

鑒于媒體對這項工作的關注，美國麻省理工學院的一個研究生4人團隊決定對這項計劃進行分析，看看它是否切實可行。“我們就是想看看，他們實施的分析能否證明他們在生命周期成本和物流需求方面的一些說法是正確的。”目前在噴氣推進實驗室（JPL）工作的Sydney Do解釋說。“我們挖掘了他們網站上我們能找到的每一個數據點，并利用NASA的標準設計參考手冊填補了其中的空白。”

2008年，宇航員、工程師和地質學家在亞利桑那沙漠對多任務太空探索飛行器這一概念進行了測試。也許有一天，像這樣的飛行器會載著宇航員飛越火星表面

媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）在設計“火星2030體驗”這款虛擬現實游戲時，廣泛咨詢了NASA的研究人員，模擬了該局提出的人類登陸火星計劃中的火星漫步體驗。媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）團隊甚至駕駛了一輛漫游車模型，設計出能夠精確模擬該模型的虛擬漫游車

他們得出的結論是：這項計劃根本不可行。盡管如此，他們的報告也受到了社會公眾的廣泛關注，當然，其中也包括媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）。于是，媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）代表與Sydney Do等研究人員取得了聯系，向他們咨詢如何制作一款火星探險游戲的建議，這款游戲應包含一項火星探險能夠得以實現的計劃。“我才發現，從科學的角度來制作游戲，實在是引人入勝。”公司的虛擬與增強現實業務總監朱利安·雷耶斯（Julian Reyes）說，“一般來說，游戲都存在傳統的架構，要么獲勝得分，要么淘汰出局，游戲本身就是這樣的概念。我們不想把它做成一款純粹的游戲，而是想利用交互式引擎，展示科學信息。”

Sydney Do和他的研究生同事開始投入雷耶斯及其團隊的研究工作中，幫助他們與包括特魯特曼在內的NASA研究人員取得聯系。“經過1年的談判，我們簽署了一份《太空行動協議》，開始致力于‘火星2030體驗’的設計工作。”雷耶斯說。“我們多次前往蘭利研究中心、約翰遜航天中心（Johnson Space Center）和米修裝配廠（Michoud Assembly Facility），以收集盡可能多的資料。我們還與噴氣推進實驗室合作，獲得外部環境的數字地形模型。”開發人員通過駕駛NASA的模型車，了解火星漫游車的駕駛感覺，甚至還錄制了音頻，融入游戲中。然后，他們投入了所有的研究，一年半后，視頻游戲引擎制作完成。

最終，根據專家的說法，游戲營營造了一個令人身臨其境的虛擬現實環境。“我們請來了邁克爾·格恩哈德（Michael Gernhard），一位曾4次參與漫游車設計的宇航員。他在游戲中進行了駕駛體驗，并表示那種感覺就像在駕駛真正的漫游車一樣。”雷耶斯回憶道。

特魯特曼堅持認為，兩者還是略有不同。“游戲中的居住艙比宇航員實際待的居住艙要大得多，內部更干凈，空氣也更流通。”但是他說，總的來說，這款游戲完美地展現了他和他團隊所做的工作，從漫游車和著陸點等大的方面到植物生長模塊標志等微小細節，各方面情況都得到了完美呈現。

Sydney Do表示，他認為這種游戲體驗將有助于增加公眾對太空探索的興趣。“像這樣一些對太空探索感興趣的人設計出來的游戲，能讓其他人也體驗到同樣的樂趣——我覺得這簡直太神奇了。”雷耶斯說，從很大程度上講，這就是關鍵所在。“我們認為這是一種教育體驗。每一個模塊都包含了與NASA當前正在研發的系統有關的信息。”他指出。“我們希望這些知識都能掌握在學生手中，從而激發他們認識到，人類終將能夠登陸火星，同時，希望他們當中的一些人立志成為科學家，并嘗試能夠更好地詮釋這些概念。”

于是，這款游戲上線后即對教育工作者免費開放，而且，從2018年3月起，所有用戶通過NASA的網站都能免費玩游戲。此外，媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）在3月還免費公開了他們游戲引擎的編輯器工具，“這樣，其他的開發人員和科學家就能使用我們的漫游車模型和地形數據來開發他們自己的概念模型。”畢竟，“如果NASA的信息對公眾開放，而我們的項目又是基于那些開放信息，那我們的游戲也應當免費才行。”雷耶斯強調說。

媒體融合試驗室（Fusion Media Group Labs）希望它所創造的工具能夠用來模擬宇宙中許許多多其他的星球及其探測形式，并對那些星球的居住艙進行升級，以及模擬各種資源管理形式。在“火星2030體驗”中，一切都是可以互動的，所以用戶可以構建新的技術和新的居住艙，看看它們在火星環境中是如何運行的。

新平臺也讓科學家們興奮不已。例如，研究結果通常看起來就像圖上的一列列數字和點。將這些數字融入虛擬現實游戲中，“人們就能夠切實體會到數字背后的意義，而這有助于提升身體直覺。”Sydney Do說道。“而且，通過整個體驗，或許還能提高科學技術和工程設計水平。”