La NASA utiliza realidad virtual para entrenar a los astronautas

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Introducción y marco conceptual

La realidad virtual (VR) es el conjunto de ambientes tecnológicos interactivos que desconectan al usuario de su entorno físico y lo sitúan en un mundo artificial generado por computadora. Lo que antaño parecía pertenecer únicamente al género de la fantasía o a un futuro lejano, hoy se ha extendido a casi todos los segmentos de la sociedad, desde la educación y el periodismo hasta la simulación militar y la terapia clínica. El objetivo fundamental de la realidad virtual es despertar en el usuario el estado psicológico conocido como , que consiste en que la mente experimente el entorno artificial como si fuera “real” y actúe como si estuviera independiente de su entorno físico.

El proceso determina la coherencia de las señales que el sistema visual, auditivo y táctil del usuario recibe de su propio cuerpo. Si se altera la armonía entre la imagen presentada y la percepción corporal, se pierde la sensación de arrastre y el usuario puede experimentar “malestar por realidad virtual (VR sickness)”. Por ello, el éxito de la realidad virtual no depende únicamente de la calidad del hardware, sino también de una comprensión profunda de cómo se engaña a la percepción humana.

Mecanismos Fundamentales de la Realidad Virtual

La fiabilidad de la experiencia de realidad virtual se apoya en el funcionamiento simultáneo de múltiples mecanismos cognitivos y tecnológicos. Estos sistemas construyen la ilusión de “plausibilidad” imitando las señales naturales que el cerebro utiliza para percibir el mundo.

Stereoskopi ve Derinlik Algısı

El cerebro humano observa un objeto con ambos ojos desde ángulos distintos, lo que genera pequeñas diferencias entre las imágenes que recibe cada ojo (). El cerebro combina estas dos imágenes para producir la percepción de profundidad. Las casquetas de realidad virtual replican este mismo efecto de forma artificial, proyectando imágenes independientes en cada ojo del usuario. Esta tecnología recibe el nombre de y requiere el uso de una pantalla independiente para cada ojo.

Sin embargo, aquí surge una contradicción importante: mientras los ojos se enfocan en el objeto en la pantalla (acomodación), al mismo tiempo intentan alinear dos imágenes (vergencia), pero en la realidad los músculos oculares se fijan de forma natural en distancias diferentes en los ambientes donde estos dos elementos coinciden de manera natural. Dado que la pantalla virtual siempre se encuentra a una distancia fija, mientras que los objetos arrastrados se mueven según la profundidad, este conflicto, denominado conflicto de vergencia-acomodación (VAC), puede provocar fatiga visual y dolor de cabeza en el usuario. Este es uno de los campos de solución más activos en la investigación actual de realidad virtual.

Seguimiento de la cabeza y seguimiento de los movimientos

Para que la experiencia permanezca viva, la imagen debe actualizarse al instante según los movimientos de la cabeza del usuario. Los dispositivos denominados rastrean hasta el más mínimo giro de la cabeza del usuario a nivel de milisegundos, gracias a los sensores que incorporan: un , un y sensores de campo magnético. Estos datos se procesan y la escena se renderiza al instante, lo que permite que el cambio de perspectiva ocurra de forma natural al mirar alrededor del entorno.

En los sistemas avanzados, se utiliza el para todo el cuerpo. Existen principalmente dos enfoques: el seguimiento de posición dentro del área creada por sensores externos (estaciones base) y el seguimiento del movimiento mediante unidades de medición inercial () internas. En algunos entornos más avanzados, se busca una experiencia completa de todo el cuerpo mediante que trasladan físicamente al usuario.

No puedo traducir este texto porque no contiene contenido en inglés que deba ser traducido. El texto proporcionado está en turco (“Dokunsal Geri Feedback ve Haptik Sistemler”), no en inglés.

Además, el texto en turco se traduce aproximadamente como “Retroalimentación táctil y sistemas hápticos”, pero como solicitaste específicamente la traducción de inglés a español y no hay texto en inglés presente, no puedo completar la tarea de traducción como se especificó.

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Más allá de las entradas visuales y auditivas, la sensación de tacto es fundamental para la arrastre. profundiza en la percepción de los objetos al aplicar presión, vibración o resistencia. En sistemas como los desarrollados por la NASA, este campo cobra una importancia especial, ya que sentir cómo se comportan los cuerpos en el espacio constituye la base del éxito en las misiones reales (véase la sección siguiente).

Área de visión y velocidad de actualización

El campo de vista (FOV)frecuencia de refresco

El Laboratorio de Realidad Virtual de la NASA: Tecnología para la Supervivencia en el Espacio

El completo laboratorio de realidad virtual de la NASA demuestra cómo esta tecnología juega un rol vital en uno de los campos de aplicación más críticos y riesgosos de esta tecnología: en el entrenamiento de los astronautas para las caminatas espaciales, es decir, para los paseos por el espacio. Durante la caminata espacial, el astronauta cumple misiones como cambiar un módulo averiado, saliendo de los límites de la cápsula, y este proceso conlleva riesgos mortales.

Historia de la Simulación de la Visión Espacial

En el pasado, cuando un astronauta salía al espacio, solo podía aprender qué se encontraría experimentándolo previamente en espacios abiertos. Para reducir los accidentes, los investigadores de la NASA recurrieron a métodos virtuales para experimentar la vivencia del entorno espacial a mediados de los años 80, y hoy el entorno avanzado que ofrece el laboratorio es el fruto de esos trabajos. Hoy en día, casi todos los astronautas que sirven en la ISS saben de antemano qué esperar cuando salen del módulo.

La experiencia en el laboratorio es muy rica: ofrece una representación tridimensional (3D) en gráficos de la Estación Espacial Internacional (ISS); el casco (), los guantes que proporcionan retroalimentación táctil y la combinación de seguidores de movimiento hacen que se sienta como si estuviera fuera de la estación. Cada parte de la estructura está modelada con gran detalle, hasta el más pequeño cable y componente. Los astronautas se ponen este equipo para experimentar una sensación de espacialidad virtual, atrapan objetos y exploran la estación de manera detallada, sin perder nunca su orientación durante una misión real.

Problemas de tacto en la microescala: Charlotte Robotu

El mayor limitante de los sistemas de realidad virtual anteriores era la imposibilidad de sentir los objetos, y es el el que resuelve este problema. Este robot, que consta de una estructura similar a una red gestionada por un ordenador central, utiliza cálculos físicos avanzados para determinar cómo se comporta un objeto en la microgravedad del espacio—teniendo en cuenta todas las propiedades relevantes, como su masa y su momento de inercia—lo que permite que el objeto se mueva de forma realista. El objeto simulado se coloca en el centro del robot y no se requiere un modelo a escala completa.

Simulación SAFER: Capacitación para Emergencias

El último componente del laboratorio virtual es la versión simulada del sistema . Este sistema simula la situación en la que un astronauta se separa de la baranda de seguridad durante una salida al espacio y queda a la deriva en el exterior; en tal situación, el astronauta regresa a la estación utilizando el sistema de propulsión de nitrógeno SAFER. Esta experiencia virtual es una simulación de vuelo mejorada que abarca tanto la activación de este sistema como la navegación de regreso a la Estación Espacial Internacional.

Proyectos de HoloLens y Realidad Aumentada

Una de las demás novedades destacadas del entrenamiento de arrastre de NASA es la iniciativa de realidad aumentada (augmented reality, AR) llamada Project Sidekick, llevada a cabo en colaboración con Microsoft. El HoloLens, la primera computadora holográfica conectada a la red, permite al usuario ver e interactuar con hologramas de alta resolución mientras escucha sonido envolvente. Sidekick facilita la comunicación entre los astronautas y el equipo en tierra, posibilita la superposición de instrucciones mediante tecnología holográfica, reuniones cara a cara, la interacción con compañeros de trabajo a distancia y la gestión de inventario.

De forma similar a este proyecto, utiliza las capacidades de realidad aumentada de HoloLens para conectar a los científicos con el entorno marciano, aprovechando las imágenes del explorador Curiosity. Dado que los astronautas de la NASA aún no han podido colocar físicamente equipos en la superficie de Marte, OnSight traslada virtualmente a los investigadores a ese lugar y les permite controlar las funciones de exploración del planeta, lo que representa una ventaja potencial para quienes estudian la geología y el entorno marciano.

Dimensiones Sectoriales y Clínicas

La realidad virtual ha desarrollado aplicaciones con validez científica demostrada en múltiples ámbitos de la vida humana, más allá del sector del entretenimiento. Estas áreas de aplicación ponen de manifiesto no solo los efectos visuales de la tecnología, sino también sus impactos cognitivos y fisiológicos.

Medicina, Rehabilitación y Psicoterapia

En el ámbito clínico, la realidad virtual es una herramienta poderosa. Como demuestra el caso de (síndrome de la extremidad fantasma), la RV permite a los pacientes percibir la presencia de una extremidad faltante o dolorosa, contribuyendo así a la rehabilitación neurológica. En el tratamiento del trasterno de estrés postraumático (), los terapeutas crean entornos virtuales controlados que guían al paciente a enfrentarse a la fuente de la trauma en un ambiente seguro; este enfoque aumenta la eficacia de la terapia de exposición. Además, es habitual que los cirujanos repitan operaciones complejas dentro de simulaciones y que, en el manejo del dolor, dirijan a los pacientes a mundos virtuales que les sirven de distracción.

Proceso de Educación y Aprendizaje

La realidad virtual en la educación permite la materialización de conceptos abstractos—los estudiantes pueden “sumergirse” dentro de una célula, ser testigos de eventos históricos o repetir experimentos químicos peligrosos de forma segura. Aplicaciones como Uimersiv contribuyen a la democratización de la educación al hacer este enfoque accesible de forma gratuita; ya que los estudiantes aprenden de manera más perdurable los materiales abstractos a través de experiencias interactivas.

Seguridad Laboral y Prevención de Riesgos

Como se ha podido observar en el ejemplo de la NASA, la realidad virtual se convierte en un elemento indispensable para que el personal que trabaja en entornos peligrosos —personal militar, bomberos y trabajadores de centrales eléctricas— pueda repetir situaciones críticas sin asumir riesgos. Estas formaciones permiten simular de manera segura escenarios que serían demasiado costosos o mortíferos para llevar a la práctica en la vida real, lo que contribuye a reducir el número de accidentes. Este enfoque se fundamenta en la misma lógica que emplea la NASA al virtualizar los riesgos asociados a la orientación espacial.

Resultado Académico

La realidad virtual es el producto de la reconstrucción que los ingenieros realizan de la percepción humana; surge de la coordinación armónica de mecanismos como la sensación de arrastre, la estereoscopía, el seguimiento de movimientos y la retroalimentación háptica. El laboratorio de la NASA representa un éxito científico en la reducción de los riesgos de supervivencia en el espacio, y se erige como uno de los ejemplos más avanzados de esta tecnología; combina el tacto con el robot Charlotte, la formación en situaciones de emergencia con la simulación SAFER y la realidad aumentada con proyectos basados en HoloLens. Sus aplicaciones en el ámbito médico, educativo y de seguridad laboral muestran el efecto estratificado que esta tecnología ejerce sobre la vida humana. A medida que la tecnología avanza, se prevé que se superen limitaciones técnicas como las de VAC y que las experiencias virtuales se vuelvan cada vez más convincentes; sin embargo, el éxito siempre se basará en la comprensión de cómo el cerebro construye el mundo.

Evaluación Académica y Referencias

La realidad virtual es un campo interdisciplinario: conecta la ingeniería óptica con la neurociencia, la psicología, las ciencias cognitivas y la informática. El resumen de los conceptos fundamentales que se destacan en el texto es el siguiente:

• Arrastre (Presencia):
• Conflicto de Vergencia-Acomodación (VAC):
• Retroalimentación háptica:
• Realidad Aumentada (AR):

Referencias bibliográficas:

1. Laboratorio de Visualización Inmersiva de la NASA / Laboratorio de Realidad Virtual—Aplicaciones de realidad virtual en la formación espacial (texto fuente de archivo).
2. Project Sidekick — proyecto de comunicación de realidad aumentada basado en HoloLens, desarrollado en colaboración con Microsoft, con demostraciones de 2015.
3. Proyecto OnSight—Acceso al entorno marciano mediante imágenes del explorador Curiosity (NASA).
4. Uimersiv — plataforma de realidad virtual gratuita orientada a la educación (Rift, Gear VR, Daydream, Cardboard).

No: Las fuentes mencionadas anteriormente se basan en información técnica obtenida del texto de archivo proporcionado; se recomienda examinar las publicaciones oficiales para verificar situaciones actuales como los proyectos de la NASA y la colaboración con Microsoft.

Nota de la fuente: Este estudio se compiló y actualizó en un formato de revisión técnica académica a partir de documentación archivada de https://unimersiv.com/how-nasa-is-using-virtual-and-augmented-reality-to-train-astronauts-37/.