Виртуальная реальность: как это начиналось

Лев Мельников Виртуальная реальность: как это начиналось

Лев МЕЛЬНИКОВ, академик Российской Академии космонавтики имени К.Э.Циолковского

Путь указал Циолковский

Со своей уникальной способностью мысленно моделировать события и обстоятельства космических полетов, совершенно неизвестные землянам, калужский мечтатель не мог пройти мимо такой проблемы, как ощущения человека, оказавшегося в космосе. Он первым поставил вопрос о неизбежности появления ностальгии по Земле, указав, что «космонавт будет подобен старику, скучающему по Родине». «Эту жажду, — писал он далее, — можно частью удовлетворить чтением книг о земной жизни и картинами Земли». Последние слова вполне можно считать зародышем идеи виртуальной реальности.

Программа изменений виртуального пейзажа в соответствии с режимом труда и отдыха космонавта-оператора. Соответствие изображений, освещенности и формы экрана таким пунктам распорядка дня, как завтраку (1); обеду (2); до- и послеобеденной работе (3, 4); ужину и вечернему отдыху (5), а также сну (6), подобраны в результате соответствующих психологических исследований.

Еще до первых космических полетов, не только из работ Циолковского, но и из опыта длительных авиарейсов, полярных зимовок, ряда производственных процессов (а еще раньше — тюремных камер-одиночек) был известен колоссальный вред, наносимый психике человека монотонностью внешних условий. Не случайно в подготовку первых космонавтов входили тренировки в сурдокамере — замкнутом объеме с минимумом внешних раздражителей. В действительности все оказалось не так страшно, скучать космонавтам в полете особо некогда, но проблема ностальгии по Земле осталась, и с ростом продолжительности и дальности полетов только усиливалась.

Виртуальный пейзаж

И потому, в преддверии эпохи орбитальных станций и межпланетных кораблей, примерно с начала 1967 г., я, как сотрудник Института медико-биологических проблем Минздрава СССР, начал разрабатывать средства борьбы с монотонностью и ностальгией. Конкретно, речь шла об имитации земного ландшафта в зоне (каюте, да хоть бы и на стене) психологической разгрузки космического корабля.

Создавалось «заоконное пространство» — иллюзия оконного проема с постоянной картинкой или меняющимися изображениями. Менялась освещенность «окна», имитируя смену дня и ночи (с восходами, закатами и сумерками), времен года (дождь, снег и метель, первая зелень). Было предусмотрено и звуковое сопровождение — вошедший в песню «шум дождя», шелест ветра, соловьиные трели…

Технически все это великолепие тогда реализовывалось при помощи слайд-проектора, и потому мне пришлось собирать полную годовую программу из 8760 изображений (365 суток по 24 ч, шаг смены изображений -1 ч).

Потом я разработал метеомодель года, учитывающую изменение пейзажа из-за перемещения небесных светил, влияния облачности, характера и продолжительности метеорологических явлений. В памяти компьютера может быть создан как один пейзаж, так и динамическая панорама с путешествием по тем или иным уголкам Земли. Шаг изменений погоды (определяемых не только календарем, но и генератором случайных чисел) и освещенности достаточно иметь 1–2 ч, растительности — 2–3 недели. В динамике можно изобразить качание веток от ветра, грозовые разряды, потоки ливня и т. д.

Принципиально важно, что на процессы в этом устройстве не влияет воля космонавтов. Как и на Земле, «вид из окна» будет восприниматься ими объективным, внешним фактором.

«Окно» должно иметь размеры примерно 1 х 1,5 м, необходимо обеспечить соответствующие яркость, контрастность и разрешение изображения. Сегодня это может быть уже не только проектор, но и, например, жидкокристаллический экран, имеющий высочайшее разрешение.

Голь на выдумки хитра

Увы, несмотря на то, что практические результаты были получены уже в первой половине 1970-х гг., на земных космических кораблях и орбитальных станциях «виртуального окна» пока нет. Между тем, проблема все равно требует решения, да еще и обостряется.

Рекордная продолжительность полета наших космонавтов на «Салютах» и «Мире» обеспечивается, в том числе, регуляоными. длительными и монотонными физическими тренировками на беговой дорожке и велоэргометре. Причем, во время полугодовой экспедиции, каждый ее участник должен уделять этому полтора-два часа в сутки! Не удивительно, что сами они пришли к тем же выводам, и постарались, в меру своих возможностей, создать «виртуальную реальность» из подручных материалов. Вот отрывок из репортажа специального корреспондента «Правды» В.Губарева: «Леонид Кизим отправился в «картинную галерею»… Так космонавты называют спортивный комплекс станции, потому, что во время тренировки они ставят перед глазами фотографию березовой рощи или репродукции с картин художников. Если одновременно включить беговую дорожку и воображение, то можно представить, что начинается прогулка по подмосковной роще…».

Целебная сила искусства