/图像-1/由喷气推进实验室拍摄 美国宇航局宇航员梅根·麦克阿瑟戴上了一个微软全息镜头，一个混合现实(或增强现实)耳机，让她可以看到她周围的空间以及她视野中的数字显示器
信用:美国宇航局 美国宇航局的冷原子实验室是在地球轨道上运行的第一个同类物理实验室
大约有一个小冰箱那么大，它主持了多个实验，通过将原子冷却到接近绝对零度(物质能达到的最低温度)来探索原子的基本性质
超冷原子提供了一个进入量子领域的窗口，在量子领域，物质表现出支撑许多现代技术的奇怪行为
2020年，美国宇航局宇航员克里斯蒂娜·科赫在空间站长期停留期间，与地球上的任务团队成员合作，在冷原子实验室安装升级硬件
除了给新设施增加新的功能，这项工作还证明了其他一些东西:这种维护可以在不需要将实验室拖回地球的情况下进行
计划在未来几年对冷原子实验室进行一系列额外升级，因此任务团队正在研究如何使这些活动更加高效
今年夏天早些时候，他们成功测试了一种可以帮助实现这一目标的新工具:微软全息镜头，一种混合现实(也称为增强现实，或AR)耳机
7月15日，宇航员梅根·麦克阿瑟(Megan McArthur)在更换冷原子实验室(Cold Atom Lab)内部的一件硬件时使用了AR耳机，使该设施除了自2018年开始运行以来一直使用的铷原子之外，还能产生超冷钾原子
全息镜头等混合现实耳机看起来像是环绕式太阳镜，与虚拟现实耳机(产生完全虚拟的环境)不同，全息镜头有透明镜头，将虚拟世界和现实世界融合在一起
这使得麦克阿瑟可以看到她周围的区域，耳机上的一个小型前置摄像头让冷原子实验室团队的成员可以在南加州美国宇航局喷气推进实验室地球轨道任务操作中心的大屏幕上看到她正在看的东西
相比之下，在2020年与克里斯蒂娜·科赫(Christina Koch)的活动中，该团队只能看到位于宇航员身后或上方的固定摄像头的视频直播，使得他们对硬件的看法大多模糊不清
麦克阿瑟还可以看到冷原子实验室操作团队放在她视野中的虚拟图形注释，如文本和箭头
例如，当她查看一系列电缆时，任务团队可以在她的视野中放置一个箭头，指向她需要拔掉的特定电缆
即使她把头移开，然后再移回来，箭头仍然指向相同的电缆位置
虚拟现实耳机已经被用于空间站上的各种应用，混合现实已经在一些情况下使用
但通常，这些活动的目标是让宇航员更容易独自完成任务
冷原子实验室硬件更换活动标志着首次使用混合现实耳机来改善宇航员和地球上工程师之间的实时互动；这也标志着混合现实首次用于修复空间站上的科学实验
在美国宇航局JPL、休斯顿约翰逊航天中心和阿拉巴马州亨茨维尔马歇尔航天中心的合作下，这项活动筹备了六个月
冷原子实验室在JPL的项目经理卡迈勒·奥德里里说:“冷原子实验室投资在空间站使用这项技术，不仅仅是因为它耐人寻味，还因为它可以为我们依赖宇航员执行的这些复杂任务提供额外的能力。”
“这次活动完美地展示了冷原子实验室和量子科学如何利用混合现实技术
" 美国宇航局的冷原子实验室——国际空间站上的一个量子物理设施——主持了多个实验，通过将原子冷却到接近绝对零度(物质能达到的最低温度)来探索原子的基本性质
今年早些时候，美国宇航局宇航员梅根·麦克阿瑟测试了混合现实耳机(微软全息镜头)的使用，以帮助保持实验的前沿
学分:喷气推进实验室 量子力学 量子科学揭示了物理世界的许多非直观特征，例如原子既像固体又像波
其中一些发现导致了我们许多人日常使用的技术的发展，如凌日仪和微芯片
冷原子实验室是地球轨道上的第一个量子科学设施
冷却原子使它们移动得更慢，使它们更容易研究
超冷原子也可以形成第五种物质状态，称为玻色-爱因斯坦凝聚态，它通常在宏观尺度上显示微观量子特征
在微重力环境下，科学家可以让原子变得更冷，并对它们进行比地球上更长时间的研究
这开辟了地面上无法进入的研究途径
通过使冷原子实验室升级，团队成员可以随着研究的进展添加新的工具和功能，因此他们可以寻找新问题的答案，并进行越来越复杂和有影响力的实验
冷原子实验室的项目科学家贾森·威廉姆斯说:“这种修复活动使钾气体也可以在冷原子实验室中进行研究，这将使科学家能够使用多种气体在量子化学和基础物理中进行几十项新的实验，在这些实验中，ato ms以有趣的方式在只有微重力才能实现的超低温下相互作用。”
“我们的目标是让冷原子实验室成为一个不断发展的科学设施，这样我们就可以在我们的研究基础上快速发展，并与宇航员一起增加新的硬件能力，而不需要在每一步都建设和启动新的设施
" 像冷原子实验室这样的设施的硬件升级通常只能由非常熟悉硬件的人来完成，因为在这个过程中的一个失误可能会影响冷原子实验室的运行能力
麦克阿瑟不得不围绕精致、紧密包装的内部组件工作，包括十几个电子卡、一个由电线和电缆组成的迷宫，以及一个由精细调谐的激光器组成的管弦乐队，这些激光器用于在红外摄像机观察的同时，将密封真空室中的原子冷却到接近绝对零度
未来冷原子实验室的升级还将涉及空间站宇航员和地面团队成员之间的实时互动
这就是为什么混合现实的试用对团队如此鼓舞人心
“像这样的任务需要地面专家的大量实时指导，这就是全息透镜可能非常有用的地方，”吉姆·凯洛格说，他是JPL冷原子实验室的运载火箭和空间站集成负责人，负责管理这项任务
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