Comment la réalité virtuelle aide les astronautes à bord de la St …

Comment la réalité virtuelle aide les astronautes à bord de la St ...


À l’intérieur de ce qui est peut-être le nid de câbles le plus fonctionnel que l’on puisse imaginer, un astronaute de l’Agence spatiale européenne (Esa) flotte à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Dans les mains d’Andreas Mogensen se trouve le casque de réalité virtuelle qu’il utilise pour injecter des sons et des scènes dans sa routine quotidienne. Le casque VR constitue un effort pour maintenir l’astronaute en forme mentalement et physiquement.

Dans une vidéo YouTube publiée en mars dernier, on aperçoit Andreas Mogensen immergé dans des circuits, des câbles, des bras métalliques et des panneaux blancs. Ils maintiennent la station en orbite autour de la Terre et, plus important encore, la sécurité des astronautes à l’intérieur.

Bien que l’ISS soit un exploit scientifique et technique, le fait de se sentir chez soi ne figure pas sur la liste des options. « C’est très stérile, il fait très froid et nous n’avons pas accès à la nature. Cela affecte notre bien-être psychologique », explique l’astronaute dans la vidéo.

L’astronaute de l’Esa Andreas Mogensen. ESA/NASA

HTC s’est associé à Mogensen et à Nord-Space Aps, une société danoise d’ingénierie et de conseil, pour envoyer en orbite un casque Vive Focus 3 chargé de vidéos de la nature. L’astronaute de l’Esa a utilisé l’appareil, le premier casque de réalité virtuelle à fonctionner en microgravité, pour tester son impact sur sa santé mentale.

Cela fait également partie d’un effort visant à savoir comment les astronautes peuvent rester heureux et en bonne santé lorsqu’ils passent de plus longues périodes loin de leurs proches et du confort de base d’une journée ensoleillée, tout en exerçant un travail très stressant.

L’astronaute de la Nasa Scott Kelly est devenu célèbre en 2016 lorsqu’il est revenu de 340 jours dans l’espace, un record à l’époque. Alors que la communauté spatiale se tourne vers Mars, une mission aller-retour pourrait obliger les astronautes à passer plusieurs années loin de chez eux.

Le pied au plancher

Andreas Mogensen était sceptique au début. Dans la vidéo, il explique qu’au départ, il ne pensait pas que découvrir le plein air à travers une collection de vidéos ferait une grande différence. Les clips chargés dans le casque Vive comprenaient des images d’un coucher de soleil, d’une plage, d’un sentier de montagne et d’une journée d’été au bord de la rivière.

« Je pouvais entendre le vent bruisser dans les feuilles. J’entendais les oiseaux chanter et je pouvais presque sentir la chaleur du soleil », dit-il devant la caméra, notant qu’il se sentait plus calme et plus détendu.

Dans une deuxième expérience, il a utilisé le casque avec le vélo d’exercice Flight Ergometer (FERGO). Les astronautes font de l’exercice au moins deux heures par jour pour combattre les effets de la microgravité sur le corps.

Andreas Mogensen n’avait prévu de faire que trois sessions, mais il a continué à utiliser le casque à chaque fois qu’il faisait du vélo, selon Per Lundahl Thomsen, directeur technique de Nord-Space Aps. « C’est devenu l’une de mes activités préférées sur la station spatiale », explique l’astronaute.

Faire fonctionner la réalité virtuelle en microgravité

Pour que la réalité virtuelle fonctionne dans l’espace, il faut prendre en compte la microgravité.

Un objet en microgravité, comme l’ISS, est techniquement en chute libre, ce qui produit l’apesanteur. Sur Terre, les casques de réalité virtuelle s’appuient sur des capteurs tels que des accéléromètres et des gyroscopes pour placer correctement les images dans le champ de vision du porteur et s’ajuster lorsque la personne bouge ou regarde autour d’elle.

© Danish Aerospace Company and Nord-Space Aps

Sans surprise, ces capteurs ne sont pas conçus pour fonctionner en chute libre. Sans gravité, comme sur Terre, le spectateur subit une dérive, l’image bouge ou glisse du point où elle est censée être ancrée. Une dérive trop importante peut rendre une personne malade, explique Thomas Dexmier, vice-président associé de HTC.

Sur Terre, les casques et les contrôleurs peuvent dériver de temps en temps. Le problème est normalement résolu par une réinitialisation. Dans l’espace, les astronautes devraient réinitialiser très fréquemment. Nord-Space Aps et HTC ont travaillé pour trouver comment compenser cette force fondamentale de la physique.

Il se trouve que HTC à Taiwan a développé un algorithme de suivi avancé pour les parcs d’attractions, les simulateurs d’entraînement, etc. Le port d’un casque sur des montagnes russes va également faire tourner ces capteurs en boucle. HTC a trouvé la solution de fixer un contrôleur à un point fixe et de l’utiliser comme point de référence principal pour orienter les capteurs. Lorsque le corps du porteur bouge pendant le trajet, le contrôleur bouge également et les images restent là où elles sont censées être.

Les ingénieurs ont alors élaboré un plan pour coller un contrôleur sur la paroi de l’ISS. Mais il leur fallait franchir une autre étape : passer avec succès le processus de validation de sécurité de la Nasa pour des éléments tels que les composants électroniques. Les objets qui flottent sur l’ISS doivent être contrôlés pour détecter d’éventuels dangers, comme l’inflammabilité et les composants interdits. Si l’objet se casse, par exemple, peut-il couper un astronaute ou endommager la station spatiale ? Le logiciel utilisé pour faire fonctionner l’appareil fonctionne-t-il avec les autres systèmes de l’ISS ?

L’intégration de composants tels qu’une batterie à bord de la station spatiale n’est pas une mince affaire. Plutôt que de passer du temps à valider la batterie pour le voyage, l’équipe​ a choisi de retirer la batterie amovible du casque et d’utiliser l’une des batteries externes de l’ISS. Il a néanmoins fallu un an pour que le Vive soit autorisé à être utilisé à bord de l’ISS.

Stress au travail dans l’espace

Les inquiétudes concernant la santé mentale des astronautes ont poussé les agences spatiales telles que l’Esa et la Nasa à consacrer du temps et de l’argent à la recherche d’une solution.

Embarquer pour un voyage prolongé dans l’espace comporte des risques exceptionnels, simplement en effectuant des activités quotidiennes. Dans une atmosphère composée à 95 % de dioxyde de carbone, une combinaison spatiale est la seule barrière entre un astronaute et une mort rapide, même pour une mission aussi banale que la collecte d’échantillons de roche.

Mais alors qu’une personne sur Terre peut aller courir après le travail ou prendre un verre avec des amis pour se détendre, les astronautes ne peuvent pas rechercher le même réconfort. C’est un problème lorsque la stratégie clé pour gérer le stress est de faire une pause, a déclaré Suzanne Bell, responsable du laboratoire de santé comportementale et de performance de la Nasa.

« Les candidats sont enthousiastes à l’idée d’aller dans l’espace », a déclaré Bell, « mais en même temps, c’est fatiguant, à la fois physiquement et psychologiquement. »

Son équipe étudie l’impact des facteurs de stress psychologiques sur la santé comportementale et les performances des astronautes, et comment les aider à gérer efficacement le risque élevé, l’isolement, l’éloignement des amis et de la famille et la proximité.

Un projet récent en collaboration avec l’université Texas A&M consiste à tester si les expériences de réalité virtuelle, comme se promener dans un parc ou un musée, peuvent être utilisées comme outil par les personnes à bord des navires de surface de la marine, un autre environnement de travail et de vie austère.

À bord de l’ISS, il est toujours possible pour les astronautes de recevoir des colis. Cela ne sera pas possible pour les voyages plus lointains. Les expériences de réalité virtuelle pourraient peut-être être adaptées au lieu ou à la musique préférés d’un astronaute. Les chercheurs pourraient également trouver des moyens d’exploiter les sens auditifs ou olfactifs des astronautes, par exemple, pour les immerger dans un « sentiment de retour à la maison », suggère Suzanne Bell.

L’espace pour la réalité virtuelle

L’expérience de l’ISS n’est pas la première incursion de la réalité virtuelle dans le monde des voyages spatiaux. Au fil des décennies, des agences spatiales comme la Nasa ont trouvé des utilisations pour cette technologie.

Dans les années 1990, l’agence spatiale américaine a commencé à utiliser des casques bricolés et a développé des méthodes pour entraîner les astronautes à des tâches à enjeux élevés, comme les sorties dans l’espace.

Les astronautes peuvent s’entraîner aux sorties dans l’espace au laboratoire de flottabilité neutre du Johnson Space Center, qui abrite une piscine géante pour aider à simuler l’apesanteur. Avec la réalité virtuelle, ils peuvent se retrouver à flotter dans l’espace.

La Nasa a également d’autres laboratoires, initiatives et cas d’utilisation de la réalité virtuelle, précise Suzanne Bell. Le Crew Health and Performance Exploration Analog, ou CHAPEA, est une série de missions conçues pour imiter l’expérience d’une mission d’un an sur Mars. La Nasa a construit un habitat au Johnson Space Center pour que des équipages puissent y vivre tout en effectuant des activités. La première équipe a terminé sa mission de 300 jours en juillet dernier.

La réalité virtuelle offre un endroit où l’équipage peut s’entraîner et effectuer les tâches que les astronautes pourraient être amenés à accomplir sur la planète rouge un jour.

L’Agence spatiale européenne a également lancé un laboratoire XR en 2015, visant à utiliser la réalité virtuelle, la réalité augmentée et la réalité mixte pour tout faire, de la formation des astronautes à la conception de station orbitale lunaire Gateway.

Le Vive n’est même pas le premier casque à être installé sur l’ISS. En 2016, Microsoft a envoyé son casque de réalité augmentée Hololens. Des astronautes dont Scott Kelly l’ont utilisé pour recevoir des conseils, en temps réel ou non, de la part des membres de l’équipage sur Terre pour accomplir diverses tâches.

De retour à la maison et au-delà

Les données de l’expérience d’utilisation du casque Vive ont été recueillies principalement à partir de questionnaires qu’Andreas Mogensen a remplis avant et après ses séances.

Il y a désormais deux casques Vive Focus 3 à bord de l’ISS en attente de futures missions. D’autres membres de l’équipage ont également eu l’occasion d’utiliser le casque VR pour l’expérience.

« Je vois un grand potentiel pour ce type de technologie pour les missions de longue durée », estime Andreas Mogensen. Il pense que la réalité virtuelle pourrait améliorer les tâches de mission et réduire les risques pour les astronautes.



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