Les astronautes d’Artemis retournent sur la Lune et suivront les traces d’Apollo lorsqu’ils partiront. Mais les choses sont différentes cette fois. Non seulement la technologie est beaucoup plus avancée, mais la façon dont nous pensons à la technologie et dont nous la concevons l’est aussi.
Un nouvel article montre comment deux descendants de la technologie moderne – la réalité virtuelle (VR) et la conception centrée sur l’utilisateur (UCD) – peuvent être intégrés au programme Artemis.
L’ère Apollo c’était il y a 50 ans maintenant, et la société a beaucoup changé. Les ordinateurs sont omniprésents aujourd’hui, alors qu’à l’époque d’Apollo, les ordinateurs étaient confinés au domaine des spécialistes. Ces spécialistes avaient une connaissance intime du fonctionnement des ordinateurs et des logiciels, et ce sont eux qui les utilisaient.
Mais à l’époque moderne, la technologie informatique puissante est entre les mains de tout le monde. L’utilisation généralisée des ordinateurs a déclenché un changement dans la façon dont la société perçoit les ordinateurs. Étant donné que la grande majorité des utilisateurs connaissent très peu les ordinateurs, la façon dont ils sont conçus a changé. Au lieu d’être liés à des contraintes d’ingénierie et conçus pour des spécialistes, les ordinateurs et les technologies dépendantes de l’informatique sont désormais conçus en pensant aux utilisateurs. Des termes tels que conception centrée sur l’utilisateur (UCD) et interface homme-machine (HCI) résument le changement.
La seule façon de rendre la technologie efficace pour les gens ordinaires est de s’assurer que la conception de la technologie est centrée sur les utilisateurs moyens. C’est ainsi qu’est née la conception centrée sur l’utilisateur (UCD). C’est un processus où les concepteurs de technologies se concentrent sur les utilisateurs à chaque étape du processus de conception. Les auteurs d’un nouvel article pensent que l’UCD peut être utilisé plus efficacement dans Artemis, et la réalité virtuelle (VR) est l’outil qui peut le faire.
Les astronautes s’entraînent généralement sur des prototypes de l’équipement réel qu’ils utiliseront lors de leurs missions. À un moment donné, la NASA a évalué les motos lunaires pour Apollo 15. La NASA a testé la moto sur un avion KC135A dans une manœuvre à gravité réduite pour imiter la gravité plus faible de la Lune.
Les astronautes s’entraînent également dans des environnements terrestres analogues à la Lune ou à l’ISS. Ils se dirigent vers des grottes sombres et profondes qui imitent l’obscurité profonde des cratères lunaires ou des régions sèches, poussiéreuses et parsemées de rochers pour imiter la surface lunaire. Ils s’entraînent également dans des installations spéciales comme des bassins de flottabilité qui imitent la gravité réduite sur l’ISS.
Ce type de formation est coûteux et prend du temps, ce qui limite la quantité de formation qui peut être dispensée. L’utilisation de prototypes d’équipements de mission réels pour former les astronautes augmente également les coûts de mission. Mais pour Artemis, les astronautes pourraient utiliser la réalité virtuelle pour se préparer à leurs missions sur la Lune, et c’est beaucoup moins cher que de tester des motos à l’intérieur d’avions ou de construire d’énormes piscines avec des répliques de vaisseaux spatiaux.
Les auteurs décrivent comment l’utilisation de la réalité virtuelle pour former des astronautes peut amener l’UCD dans un processus de planification dominé par des contraintes d’ingénierie. Cela peut être une utilisation plus efficace du temps et moins coûteux.
L’article s’intitule “Utilisation de la réalité virtuelle pour façonner le retour de l’humanité sur la Lune : principaux points à retenir d’une étude de conception”. Les auteurs viennent de l’ESA, du DLR et d’autres institutions européennes.
Le document se concentre sur le grand atterrisseur logistique européen (EL3). Le EL3 fera partie de la mission Heracles au pôle sud lunaire. Heracles comprend également un rover et un véhicule d’ascension lunaire.
L’exploration lunaire devient de plus en plus complexe et nécessite de plus grands niveaux de préparation. L’environnement lunaire est difficile à opérer en raison de la gravité plus faible, de la fine poussière lunaire omniprésente, des limites du champ de vision et de la maniabilité à l’intérieur des combinaisons spatiales. Ajoutez la fatigue mentale et physique, les extrêmes d’éclairage, y compris l’obscurité totale, et les conditions thermiques et atmosphériques. La toile de fond de tous ces défis est une incertitude générale que les auteurs de l’article décrivent comme “… des critères de mission souvent ambigus et des scénarios opérationnels encore largement indéfinis”.
Le pôle sud lunaire est une région caractérisée par des extrêmes d’éclairage. L’intérieur des cratères profonds est dans l’obscurité perpétuelle, tandis que les altitudes plus élevées sont baignées de lumière solaire perpétuelle. En règle générale, les astronautes s’entraînent dans des environnements analogues à ces conditions, comme les grottes sombres susmentionnées.
Ceux-ci sont considérés classique approches de la formation des astronautes. Mais ils ont leurs limites. Ils sont coûteux et logistiquement complexes. Cela signifie qu’ils ne peuvent pas être employés aussi souvent qu’ils le devraient et qu’il y a moins de sujets de test. Cela interdit la mise en œuvre d’éléments de l’UCD comme le prototypage rapide et la conception participative, où les utilisateurs donnent leur avis et les concepteurs répondent. L’UCD est itératif, ce qui signifie que les utilisateurs essaient des choses et donnent leur avis, que les concepteurs créent de nouveaux prototypes à tester par les utilisateurs, et qu’ils donnent à nouveau leur avis. Le résultat final est plus fortement aligné sur l’utilisation réelle.
L’article montre comment la réalité virtuelle peut être utilisée pour introduire l’UCD dans la formation des astronautes et la conception de l’équipement et éviter une partie des dépenses et du temps liés aux approches classiques. Les missions spatiales sont connues pour dépasser leur budget et pour être retardées, et la réalité virtuelle peut y contribuer, selon les auteurs.
Ce n’est pas un énorme tronçon. La réalité virtuelle est utilisée dans d’autres entreprises qui impliquent des risques et des équipements spécialisés, comme la défense, l’aérospatiale et l’extraction des ressources.
Mais jusqu’à présent, les agences spatiales n’ont pas largement utilisé la réalité virtuelle pour former les astronautes. Les auteurs ont écrit leur article pour montrer comment cela pourrait changer et pour expliquer les avantages que la réalité virtuelle peut apporter aux missions spatiales. “… cet article étudie
La NASA a une certaine expérience de l’utilisation de la réalité virtuelle pour former des astronautes. Ils ont utilisé la réalité virtuelle pour former l’équipe de vol du télescope spatial Hubble pour une mission de réparation en 1993. Ils utilisent également la réalité virtuelle et la réalité augmentée (AR) sur l’ISS.
Mais la réalité virtuelle peut jouer un rôle plus important, tout comme dans les projets non liés à l’espace. Les méthodes de conception centrées sur la réalité virtuelle ouvrent déjà la voie dans des domaines tels que les véhicules autonomes, les soins de santé et les systèmes robotiques complexes.
Selon les auteurs, les études sur la réalité virtuelle ont « … démontré la capacité des simulations de réalité virtuelle à recueillir un large éventail de commentaires pertinents des utilisateurs sur des sujets tels que la convivialité, les facteurs humains et l’ergonomie, la sécurité
et acceptabilité. En recueillant ces commentaires aux premières étapes du cycle de vie d’un projet, les équipes de développement ont pu mieux anticiper les problèmes potentiels et réduire les risques pour l’ensemble des processus de production, ce qui a entraîné une réduction des coûts de développement et de fabrication.
VR et UCD peuvent apporter ces mêmes avantages à Artemis, expliquent les auteurs.
Pour tester leur idée, l’équipe a réalisé une étude de terrain simulée dans un scénario d’opérations lunaires basé sur la réalité virtuelle. Ils ont créé une maquette VR de l’EL3, comprenant des conteneurs de fret, un chariot de transport, une combinaison EVA et une échelle pour atteindre l’atterrisseur. L’équipe a également créé un paysage lunaire virtuel correspondant au pôle sud lunaire et l’a utilisé comme toile de fond. Ils ont combiné le tout dans un scénario simulé de réception et de déchargement de cargaison dans un environnement lunaire. Ensuite, ils ont invité des experts compétents à tester leur simulation.
L’équipe a recruté 20 participants triés sur le volet, dont des ingénieurs, des scientifiques, des formateurs et deux astronautes. Tous les participants avaient une expérience préalable avec la réalité virtuelle, et trois des 20 ont décrit leur expérience comme limitée ou très limitée. Les participants ont effectué la tâche de fret sans aucune limite de temps.
Dans l’ensemble, les participants ont plutôt bien accepté la simulation, n’ayant aucun problème à gérer les contrôleurs VR ou à terminer le scénario. Mais certains problèmes sont apparus dans leurs commentaires, et ces commentaires montrent exactement comment la réalité virtuelle et l’UCD peuvent renforcer les missions Artemis sur la Lune.
L’éclairage était difficile à travailler car le Soleil est si proche de l’horizon au pôle sud lunaire. Chaque objet projetait une longue ombre, mettant une grande partie de la simulation dans l’obscurité totale. “Les conditions d’éclairage uniques au pôle sud de la Lune et leur impact sur les futures opérations de l’équipage ont peut-être été le thème le plus récurrent dans les récits de nos participants”, écrivent les auteurs. L’obscurité rendait même les tâches de base comme marcher plus difficiles. C’était particulièrement difficile lorsque les participants marchaient avec le soleil dans le dos, car leur propre ombre profonde masquait le placement de leurs pieds.
Plusieurs participants ont souligné que leurs lampes frontales EVA n’étaient pas assez lumineuses pour éclairer leurs chemins. Ce genre de rétroaction est exactement ce qu’est UCD. La luminosité de la lampe frontale peut être augmentée lors de la prochaine simulation et les participants peuvent à nouveau donner leur avis.
Le participant appelé Manager 1 a donné ce feedback : « Comme vous pouvez le voir, il y a ces rochers par exemple. . .si vous vous cognez dessus, vous pourriez tomber ou endommager votre combinaison. Donc, ce que j’ai essayé de faire, c’était de faire le tour dans la lumière. Je ne m’attends pas à ce que les astronautes travaillent dans l’ombre complète. Normalement, ce qu’ils feraient. . . pendant les EVA sur la station spatiale, ils ont des lumières sur leurs casques. Cette lumière devra être plus puissante que celle que j’ai ici.
Certains participants ont également noté que la largeur du faisceau était trop étroite. Cela peut également être modifié pour la prochaine simulation. Le processus UCD peut se répéter jusqu’à ce que la lampe frontale réponde aux besoins de l’utilisateur.
D’autre part, il est devenu clair que lorsqu’on l’oblige à faire directement face au Soleil, la lumière peut être accablant. Les surfaces réfléchissantes de l’atterrisseur et d’autres équipements étaient également trop brillantes, ce qui entraînait des problèmes. Grâce à UCD, la prochaine simulation peut modifier ces surfaces pour réduire l’éblouissement.
La réalité virtuelle et l’UCD peuvent également contribuer à l’ergonomie. “Avoir la possibilité d’expérimenter des prototypes
interactivement à l’aide d’une technologie 3D immersive a suscité de nombreuses réflexions concernant leurs dimensions et leur adéquation ergonomique », écrivent les auteurs.
Les poignées des conteneurs de fret étaient difficiles à saisir avec des gants EVA. Ils sont trop petits, et les deux astronautes participants l’ont souligné.
L’astronaute 1 a déclaré: «Tout ce que nous faisons avec nos mains dans des combinaisons spatiales doit être grand. Les gants sont volumineux et ont très peu de dextérité. Peu ou pas du tout. C’est en fait l’une des principales préoccupations de toute activité extravéhiculaire, à quel point vous pouvez être habile. Donc, si vous voulez aider et faire une conception un peu plus propice à la productivité et à la rapidité. . . dans ce cas j’aimerais avoir une poignée. Un gros manche gras que j’ai
pourrait utiliser tout en faisant EVA. Quand je les regarde, ce ne sont pas des interfaces EVA.
C’est une autre occasion pour UCD de jouer un rôle. Modifiez la taille des poignées dans la simulation VR, testez à nouveau, puis modifiez et testez à nouveau jusqu’à ce qu’elle soit optimale.
L’article présente d’autres cas où la simulation VR a permis des retours précieux qui pourraient conduire à des améliorations. Mais les auteurs ont également été clairs sur les limites de leur simulation. La simulation manquait de ce qu’on appelle un retour haptique. La plupart des participants ont déclaré que sans cette rétroaction, ils ne pouvaient pas évaluer le centre de masse d’objets comme les conteneurs de fret, ce qui rendait difficile une rétroaction plus détaillée.
La simulation ne pouvait pas non plus imiter avec précision la difficulté de se déplacer dans une xEMU (Exploration Extra-Vehicular Mobility Unit) encombrante. fait une fois que les limites de la combinaison sont
pleinement pris en compte », écrivent les auteurs.
La réalité virtuelle n’est pas parfaite, mais cette étude montre qu’elle peut être un outil puissant. Le prototypage physique est coûteux et prend du temps, tout comme la formation dans des environnements analogiques ou des installations telles que des piscines à flottabilité neutre. Cette étude montre comment une partie du prototypage et de la formation peut être déchargée vers des simulations VR comme c’est le cas dans d’autres domaines comme la chirurgie et l’exploitation minière.
“Les simulations interactives en réalité virtuelle fournissent les moyens d’une évaluation rapide et d’un développement itératif de nouveaux concepts de conception sans encourir de nombreux coûts financiers, logistiques ou temporels généralement associés aux déploiements de prototypes dans le monde réel”, écrivent les auteurs dans leur conclusion.
Les simulations VR permettent également plus de participants, ce qui signifie plus de commentaires de la part d’un plus grand nombre d’utilisateurs, ce qui renforce les processus de conception. Les concepteurs ne peuvent pas penser à tout, et un groupe d’utilisateurs non plus. En étant disponible pour un plus grand nombre de participants, les commentaires seront plus larges et plus approfondis.
Tester des motos dans de gros avions appartient probablement au passé, tout comme certains des processus de conception maladroits du passé. Bien que la Lune n’ait pas changé, ce que nous attendons de l’exploration lunaire a changé et la façon dont les astronautes se préparent change également. La réalité virtuelle est un outil puissant qui peut aider les astronautes à être mieux préparés pour des missions plus exigeantes.
Et si Artemis veut réussir dans ses objectifs ambitieux, une préparation minutieuse est essentielle.
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