Моделирование виртуального окружения для пилотируемых миссий по исследованию лунной поверхности

В работе рассматривается задача виртуального моделирования процесса управления пилотируемым космическим кораблем в рамках исследовательских миссий по освоению лунной поверхности, предполагающих выполнение посадки на нее. Данная задача является актуальной ввиду необходимости изучения естественного спутника Земли в ближней и среднесрочной перспективе. Разработанные решения основаны на применении современных технологий виртуальной реальности, когда окружающая человека среда полностью заменяется на виртуальный прототип. Рассматривается предлагаемая для решения поставленной задачи структура системы виртуального окружения, которая включает в себя аппаратный блок, программный комплекс и цифровые модели. Моделирование движения и посадки виртуального прототипа космического корабля осуществляется путем расчета сил тяги реактивных двигателей и основано на синтезе оптимального управления с реализацией критериев быстродействия (для переориентации корабля) и минимального расхода топлива (для торможения корабля). При этом разработанное управление формируется в виде обратной связи по показаниям виртуальных датчиков и обеспечивает стабилизацию, переориентацию, торможение и мягкую посадку космического корабля на поверхность Луны. Моделирование лунной поверхности выполняется на графическом процессоре с использованием детализированных текстур Луны и адаптивной триангуляции сетки высот. Апробация показала адекватность предложенных решений поставленной задаче и их применимость при реализации современных видеотренажеров подготовки космонавтов.