NVIDIAs Quadro-Technologie macht virtuelle Mars-Expedition möglich

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NVIDIA-Technologie liefert dem Expeditions-Team von Mars-500 Virtual Reality in Echtzeit, die den Roten Planeten naturgetreu darstellt.


Im Juni 2010 startete die internationale, virtuelle Raumfahrtexpedition Mars-500. Zu ihr gehören sechs Kosmonauten aus Russland, der EU und China. Das staatliche Forschungszentrum des Instituts für medizinisch-biologische Fragen (IMPB) an der RAS (Russian Academy of Sciences) in Moskau startete das auf 520 Tage angelegte Experiment, bei dem ein bemannter Flug zum Mars simuliert wird. Die Hauptziele des Projekts: Die Untersuchung der medizinischen, biologischen, psychologischen, organisatorischen und technischen Aspekte einer tatsächlich geplanten Expedition zum Mars. Außerdem soll die Mannschaft durch das Experiment auf eine mögliche zukünftige Expedition zum Mars vorbereitet werden. bsp;


Um all diese Ziele zu erreichen, setzen die Verantwortlichen auf die Profi-Grafiklösung NVIDIA Quadro und ihre Parallel-Processing-Fähigkeiten. Mit Hilfe der NVDIA-Technologie wird die virtuelle Realität für den Flug zum Mars in Echtzeit modelliert und dargestellt.


240 Tage nach dem Start begann die virtuelle Landung auf dem Roten Planeten. Sie ist eines der Kernelemente des Projekts. Als sich die Expedition dem Mars-Orbit im Februar 2011 näherte, begaben sich drei der Crew-Mitglieder in den Start- und Landeteil, von wo aus sie die Landung auf der Marsoberfläche steuerten. Nach der Landung blieben sie vier Wochen lang auf dem Planeten, um dort zu forschen.


Unterstützt wird das Projekt von der JCSI Group, Russlands größtem Anbieter von Sendeautomation, Computergrafik- und Digitalfilm-Dienstleistungen. Das Unternehmen entwickelt und installiert außerdem Echtzeit-3D-Visualisierungstechniken, Virtual-Reality- und Industriedesign. Um Start und Landung sowie die Aktivitäten der Kosmonauten und Astronauten auf der Marsoberfläche abzubilden, hat JCSI ein dreidimensionales, interaktives, 10 mal 10 Kilometer großes virtuelles Modell der Oberfläche geschaffen. Außerdem hat das Unternehmen eines der Module der terrestrischen, zur Simulation der Marsreise gebauten Forschungseinrichtung mit einem Virtual-Reality-Modeling-System ausgerüstet.


Dieses leistungsfähige System setzt auf eine professionelle Workstation, in der zwei NVIDIA-Quadro-GPUs arbeiten. Die Grafikprozessoren berechnen komplexe interaktive Szenen und geben sie dann auf zwei 26-Zoll-Monitoren aus, die mit einer Auflösung von 1920 x 1200 Pixel betrieben werden. Abhängig von der Anwendung zeigen die Monitore 3D-animierte Modelle der Raumfahrer sowie Bedienfelder für bewegliche Objekte wie dem  Start- und Landekabine oder automatische beziehungsweise bemannte Mars-Rover. Außerdem sind auf den Displays noch Informationen über die äußere Umgebung zu sehen, die die wichtigsten Eigenheiten der Marslandschaft wiedergeben: geringes natürliches Licht, Staubstürme und andere, dem Mars eigene atmosphärische Phänomene.



„NVIDIAs Quadro-Grafiklösung wurde ausgewählt, um die komplexen Probleme der Echtzeitverarbeitung von 3D-Umgebungen zu lösen“, sagt Evgeny Chernyakov, Geschäftsführer von JCSI. „Das von uns erzeugte Modell hat zum Ziel, gleichzeitig komplexe Landschaften und verschiedene Spezialeffekte wie Staubstürme oder Meteoritenschauer zu rendern sowie sich bewegende Objekte wie den Mars-Rover korrekt zu manövrieren. Solche Probleme lassen sich nur mit einer Visualisierungslösung wie der NVIDIA Quadro angehen. Wir haben großartige Resultate damit erzielt und die Grenzen der Visualisierung ein Stück verschoben“, so Chernyakov weiter.


Die Workstation ist auch an ein Farbdisplay-System in einem Helm angeschlossen. Der Helm hat einen Sensor für die Position des Kopfes, so dass der Anwender das Gefühl hat, sich in einem Raumanzug zu befinden. Verschiedene interaktive Aufgaben werden mit Hilfe zweier Joysticks erledigt. Dazu gehören die Auswahl notwendiger Werkzeuge, die Wahl von Bodenproben und das Platzieren von Forschungsinstrumenten auf der Oberfläche.


Die im Orbit befindlichen Kosmo- und Astronauten konnten dank NVIDIA 3D Vision auch an der Marslandung des Projekts teilhaben. Ein Teil des für das 3D-Virtual-Reality-Modell aufbereiteten Contents wurde auf ihre Notebooks kopiert. So konnten qualitativ hochwertige, stereoskopische 3D-Bilder erzeugt werden, um den für das Experiment notwendigen Level an psycho-physiologischer Belastung zu erzeugen.


Weitere Informationen sowie Bilder und Videos zum Projekt gibt es unter http://mars500.imbp.ru/en/index_e.html und unter http://mars500.jcsi.ru/gallery.html.


Bild oben: Virtuelles Team: Auch die Körper der Raumfahrer werden in der Virtual-Reality-Darstellung angezeigt (Quelle: IMPB an der Russian Academy of Sciences)


Bild unten: Simulator: Die virtuelle Reise zum Mars wird auf zwei 26-Zoll-Displays dargestellt, die von einer NVIDIA-Quadro-Workstation angesteuert werden (Quelle: IMPB an der Russian Academy of Sciences)

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