Wie bereiten sich Astronauten auf ihre Einsätze vor? Für Reparaturen, den Austausch von Sensoren oder die Installation neuer Ausrüstung ist intensives Training erforderlich. Um die Schwerelosigkeit zu simulieren, üben sie oft in großen Wassertanks mit Nachbildungen von Shuttles und Raumstationen. Doch diese Anlagen sind teuer und weltweit nur an wenigen Standorten verfügbar.
Hier setzt das Team der Universität Würzburg an: Sie haben ein wasserdichtes Virtual-Reality-Headset entwickelt, mit dem Astronauten in jedem herkömmlichen Schwimmbad trainieren können. Kürzlich wurde es im Europäischen Astronautenzentrum in Köln getestet. Die Entwicklung erfolgte am Lehrstuhl für Informatik XVII (Robotik) unter der Leitung von Andreas Nüchter und am Lehrstuhl für Informatik IX (Human-Computer Interaction) unter der Leitung von Marc Latoschik.
Virtual Reality (VR) für Übungszwecke
Virtual Reality (VR) ist eine Technologie, bei der man durch ein Headset, meist eine Brille, in eine computergenerierte, realistische Umgebung eintaucht. Im Wasser gibt es statt komplexer Shuttle-Nachbildungen nur einfache Kunststoffblöcke, die von der VR-Brille erkannt und in der virtuellen Realität als Teile einer Raumstation angezeigt werden.
Seit der ersten Entwicklung des Headsets im Januar 2024 haben die Forschenden große Fortschritte bei der Tracking-Technologie erzielt und dadurch die Stabilität sowie die Reaktionszeit des Systems verbessert. „Das ist entscheidend, um ein nahtloses und immersives Trainingserlebnis zu gewährleisten, insbesondere bei längeren Trainings“, wird der Entwickler Andreas Nüchter in einer Pressemitteilung zitiert. „Ein schnelleres und stabileres System minimiert bei der Nutzung auch Unannehmlichkeiten wie Reisekrankheit.“
Orientierung und Navigation in der virtuellen Umgebung
Nach der ersten Vorstellung des Systems auf der AR/VR-Konferenz der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) im Dezember 2023 reiste das Würzburger Forschungsteam nun zum Europäischen Astronautenzentrum in Köln. Dort wurde das System in den Wassertanks der Neutral Buoyancy Facility gründlich getestet.
Zuerst führten die Tester ein festgelegtes Verfahren durch, bei dem sie Aufgaben zur Orientierung und Navigation in der virtuellen Umgebung lösten. Danach konnten sie sich frei bewegen.
Die Tester kamen gut mit dem neuen System zurecht. ESA-Astronaut Matthias Maurer merkte an, dass die Schwerelosigkeit, die mit dem Unterwasser-VR-Headset simuliert wird, der auf der ISS sehr ähnlich ist. „Wir sind mit diesem Feedback sehr zufrieden“, erklärte Andreas Nüchter. „Sie markieren einen wichtigen Schritt, um Unterwasser-VR als effektives Werkzeug für das Astronautentraining zu etablieren und die Vorbereitung auf künftige Raumfahrtmissionen zu unterstützen.“
Nach dem erfolgreichen Test der Unterwasser-VR-Lösung soll das Projekt in die nächste Phase gehen. Dabei wird auf eine „Inside-Out-Tracking-Technologie“ umgestellt, bei der Kameras direkt im Headset integriert sind. Diese Weiterentwicklung sorgt für genauere Bewegungs¬erfassung und ermöglicht das Tracking der Hände. So können Astronauten noch realistischer verschiedene Arbeitsabläufe im virtuellen Raum üben.
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