Les scientifiques de la NASA qui utilisent la technologie de la réalité virtuelle redéfinissent notre compréhension du fonctionnement de notre galaxie.
Grâce à une simulation personnalisée de réalité virtuelle (RV) en 3D qui a permis d’animer la vitesse et la direction de 4 millions d’étoiles dans le voisinage de la Voie lactée, l’astronome Marc Kuchner et la chercheuse Susan Higashio ont obtenu une nouvelle perspective sur les mouvements des étoiles, améliorant notre compréhension des groupements d’étoiles.
Les astronomes sont parvenus à des conclusions différentes sur les mêmes groupes d’étoiles en les étudiant en six dimensions à l’aide de graphiques sur papier, a déclaré Higashio. Les groupes d’étoiles qui se déplacent ensemble indiquent aux astronomes qu’ils sont nés au même moment et au même endroit, du même événement cosmique, ce qui peut nous aider à comprendre comment notre galaxie a évolué.
L’équipe de réalité virtuelle de Goddard, dirigée par Thomas Grubb, a animé ces mêmes étoiles, révolutionnant le processus de classification et rendant les groupes plus faciles à voir, a déclaré M. Higashio. Ils ont trouvé des étoiles qui ont peut-être été classées dans les mauvais groupes ainsi que des groupes d’étoiles qui pourraient appartenir à des groupements plus importants.
Kuchner a présenté les résultats lors de la conférence annuelle de l’Union géophysique américaine (AGU) début décembre 2019. Kuchner et Higashio, tous deux du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, prévoient de publier un article sur leurs découvertes l’année prochaine, en compagnie de l’ingénieur Matthew Brandt, l’architecte de la simulation PointCloudsVR qu’ils ont utilisé.
« Plutôt que de consulter une base de données puis une autre, pourquoi ne pas y aller en avion et les regarder toutes ensemble », a déclaré M. Higashio. Elle a regardé ces simulations des centaines, voire des milliers de fois, et a déclaré que les associations entre les groupes d’étoiles devenaient plus intuitives à l’intérieur du cosmos artificiel que l’on trouve dans le casque VR. L’observation des étoiles dans la RV va redéfinir la compréhension des astronomes de certaines d’étoiles individuelles ainsi que des groupes d’étoiles.
La visualisation en 3D a aidé Kuchner à comprendre comment le quartier stellaire local s’est formé, ouvrant une fenêtre sur le passé, a déclaré Kuchner. « Nous trouvons souvent des groupes de jeunes étoiles qui se déplacent ensemble, ce qui suggère qu’elles se sont toutes formées en même temps », a déclaré Kuchner. « On pense qu’ils représentent un événement de formation stellaire. Elles se sont toutes formées au même endroit et au même moment, et donc elles se déplacent ensemble ».
« Les planétariums téléchargent toutes les bases de données sur lesquelles ils peuvent mettre la main et ils emmènent les gens à travers le cosmos », a ajouté M. Kuchner. « Je ne vais pas construire un planétarium dans mon bureau, mais je peux mettre un casque et je serai là. »
Réaliser une vision
Cette découverte a concrétisé une vision pour Peter Hughes, le technologue en chef de Goddard, qui a vu le potentiel de la RV pour aider à la découverte scientifique lorsqu’il a commencé à financer le projet de RV de l’ingénieur Thomas Grubb il y a plus de trois ans dans le cadre du programme de recherche et développement interne (IRAD) du centre et des fonds d’innovation du centre de la NASA [CuttingEdge, 2017]. « Toutes nos technologies permettent d’une certaine manière l’exploration scientifique de notre univers », a déclaré M. Hughes. « Pour nous, la découverte scientifique est l’une des raisons les plus convaincantes pour développer une capacité de RA/VR. »
Le logiciel PointCloudsVR a été officiellement publié et mis en open source sur le site Github de la NASA : https://github.com/nasa/PointCloudsVR
La découverte scientifique n’est pas le seul bénéficiaire du laboratoire de Grubb.
Les mondes de la RV et de la réalité augmentée (RA) peuvent aider les ingénieurs de la NASA, a déclaré M. Grubb. La RV place le spectateur dans un monde simulé, tandis que la RA superpose des informations générées par ordinateur au monde réel. Depuis que les premiers casques VR sont arrivés sur le marché en 2016, M. Grubb a déclaré que son équipe a commencé à développer des solutions, comme le monde de la poursuite des étoiles qu’ont exploré Kuchner et Higashio, ainsi que des applications pratiques virtuelles pour les ingénieurs travaillant sur les missions d’exploration et d’entretien des satellites de la prochaine génération.
Applications d’ingénierie
L’équipe RV/AR de Grubb travaille actuellement à la réalisation des premières rencontres intra-agences en réalité virtuelle, ou revues de conception, ainsi qu’au soutien direct des missions. Parmi ses clients figurent le projet Restore-L, qui développe une série d’outils, de technologies et de techniques nécessaires pour prolonger la durée de vie des satellites, la mission WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) et divers projets de science planétaire.
« Le matériel est là, le support est là », a déclaré M. Grubb. « Le logiciel est à la traîne, de même que les conventions sur la façon d’interagir avec le monde virtuel. Vous n’avez pas de conventions simples comme le pincement et le zoom ou la façon dont chaque souris fonctionne de la même façon lorsque vous faites un clic droit ou un clic gauche ».
C’est là qu’intervient l’équipe de Grubb, a-t-il dit. Pour surmonter ces problèmes de convivialité, l’équipe a créé un cadre appelé « Mixed Reality Engineering Toolkit » et forme des groupes sur la façon de l’utiliser. Le MRET, qui est actuellement disponible pour les agences gouvernementales, aide à l’analyse des données scientifiques et permet la conception d’ingénierie basée sur la RV : de la conception de concepts pour CubeSats à l’intégration et au test de matériel simulé pour les missions et les visualisations en orbite comme celle de Restore-L.
Pour les ingénieurs et les concepteurs de missions et d’engins spatiaux, la RV offre des économies dans la phase de conception/construction avant qu’ils ne construisent des maquettes physiques, a déclaré M. Grubb. « Vous devez toujours construire des maquettes, mais vous pouvez travailler sur un grand nombre d’itérations avant de passer au modèle physique », a-t-il déclaré. « Ce n’est pas vraiment bon pour le commun des mortels de parler du cheminement des câbles, mais pour un ingénieur, pouvoir le faire dans un environnement virtuel et savoir de combien de câbles vous avez besoin et à quoi ressemble le cheminement, c’est très excitant ».
Dans une maquette du vaisseau spatial Restore-L, par exemple, Grubb a montré comment la simulation RV permettrait à un ingénieur de « dessiner » un chemin de câble à travers les instruments et les composants, et le logiciel fournit la longueur de câble nécessaire pour suivre ce chemin. Les trajectoires des outils pour construire, réparer et entretenir le matériel peuvent également être élaborées virtuellement, jusqu’à ce que l’outil s’adapte et soit utilisable dans des espaces confinés.
En outre, l’équipe de M. Grubb a travaillé avec une équipe du centre de recherche de Langley de la NASA à Hampton, en Virginie, l’été dernier, afin de déterminer comment interagir avec les visualisations sur les réseaux de communication de la NASA. Cette année, ils prévoient de permettre aux gens de Goddard et de Langley d’interagir pleinement avec la visualisation. « Nous serons dans le même environnement et lorsque nous pointerons ou manipulerons quelque chose dans l’environnement, ils pourront le voir », a déclaré M. Grubb.
La science augmentée : un meilleur avenir
Pour Kuchner et Higashio, l’idée de pouvoir présenter leurs découvertes dans un monde de RV commun était passionnante. Et comme Grubb, Kuchner pense que les casques RV seront un outil scientifique plus commun à l’avenir. « Pourquoi ne serait-ce pas un outil de recherche qui se trouve sur le bureau de chaque astrophysicien », dit-il. « Je pense que ce n’est qu’une question de temps avant que cela ne devient courant. »
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