Виртуальная реальность: как это начиналось

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

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.

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.

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…».