绘制国际空间站宇航员行为图可让火星之旅更加顺利

第一批火星人将要经历漫长的旅程才能抵达红色星球，NASA 还不确定他们将乘坐什么。拥挤的猎户座太空舱必须与更大的栖息地对接，为宇航员提供生活、睡眠、工作和锻炼的空间。目前，该栖息地的设计仍有待确定。

为了帮助确定长期载人航天的最佳布局，一家名为 Draper 的公司正在开发一种方法来监控宇航员使用国际空间站的各个方面。这个想法是跟踪宇航员在微重力环境下的移动，以了解每个人需要多少空间来锻炼、执行维护任务等。

“我们可以从他们如何使用空间站中学到很多东西，”Draper 的凯文·杜达告诉《大众科学》。 “如果你要设计一艘前往火星的航天器，并且你知道他们将要执行的任务与他们在空间站上所做的类似，那么你就可以设计出最高效的方案。”

“从他们如何使用空间站，我们可以学到很多东西。”

例如，他说，如果宇航员在飞船的一端修理某物，“你就不会希望工具箱放在飞船的另一边。”

美国宇航局太空人为因素和宜居性研究部门的科学家米赫里班·惠特莫尔认为这项技术将会很有用。她在一封电子邮件中告诉《大众科学》杂志：“能够量化三维空间利用率将使我们能够确定我们可以拥有的最小宜居体积，而这对于前往火星的航天器的宇航员来说仍然是可以接受的。”太空非常宝贵，因为更大的栖息地更难发射，而且发射成本更高。

Draper 最初设计的宇航员跟踪系统用于没有 GPS 的军事场景，但在 NASA 发出关于如何收集数据来模拟下一艘宇宙飞船的提案后，他们正在将其用于太空。如果被选中，它可以在几年内飞上国际空间站。但首先他们必须进行大量测试。

工作原理

Draper 最近在美国宇航局约翰逊航天中心的空间站模型中测试了其跟踪技术。您可以在下面观看测试视频。

跟踪方法非常简单。宇航员会佩戴一个小型传感器系统，其中包括摄像头、加速度计和陀螺仪。加速度计测量速度，系统利用速度来计算宇航员的位置。陀螺仪测量旋转，这有助于确定宇航员在太空中漂浮时的方向。

最后，内置摄像头会密切关注宇航员的周围环境，以提高准确性。即使跟踪器静止不动，传感器有时也会记录运动，因此通过比较不同时刻周围环境的图片，摄像头可以确定感知到的运动是真实的还是想象的。

视频中的点代表摄像机逐帧比较的特征，以查看宇航员是否移动了。

在穿过空间站模型 550 英尺后，跟​​踪系统的误差不到一码。德雷珀希望进一步降低错误率。

下一步是什么？

在国际空间站模型中进行的测试只是为了看看该系统是否能正常工作。但要真正了解宇航员如何移动，他们需要在微重力环境下进行试验。

Duda 表示：“我们的长期目标是在国际空间站上安装该系统。但在此期间，我们还需要做很多事情。”该公司计划让该系统进行抛物线飞行，以确保其在失重环境下正常工作，而且他们需要证明该系统可以连续工作数小时。

“这类技术面临的最大挑战，”惠特莫尔说，“是提供不引人注目的数据捕获，以便我们保护宇航员的隐私。”杜达说，该团队不打算保存来自真正宇航员的视频片段。路径分析将实时进行，并且只会保存位置和方向数据（以及它们随时间的变化情况）。

将该系统送往国际空间站最终将由美国宇航局负责，目前还没有任何保证。

杜达说：“如果我们能在未来 3 到 5 年内将火星送上火星，那就太棒了。”这样 NASA 就有充足的时间收集和分析数据，并设计一艘可能在 2030 年代或 40 年代前往火星的飞船。