Making Fun:任務控制學習桌

三月 6, 2014
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我的大兒子要上學,需要一張學習桌做功課。但我想做更好的桌子,而非只有簡單的桌面和桌腳。另外我還想做些有趣的機關,當做孩子寫完功課的獎勵。去年夏天我和兩個兒子參觀甘迺迪太空中心,現在還沉溺在太空旅行的氣氛中,因此這項書桌專題就以NASA為主題。我查閱阿波羅計劃及NASA控制中心的相關資料,大致根據這些製作主控臺的設計。我說「大致」,是因為實際的控制中心幾乎都是監測裝置,操控用的很少,而孩子喜歡的火箭轟隆聲也不會傳進來。所以我解放想像力,決定製作更有「太空風格」的遊戲主控臺,而不模仿實際的控制中心。我的目標是添加五花八門的創意和音效,讓兩個兒子能開心玩「太空家家酒」。這張桌子放在我兒子的閣樓床下(這也是手工製的)。功課做完之前不能打開蓋子。
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等到了遊戲時間後,打開蓋子就會露出任務控制臺。
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影片中也提到,蓋子的內側塗了磁性漆。世界地圖貼在底漆上,讓手工製的太空船造型磁鐵在上頭移動,標示現在太空船在軌道上的位置。假如有機會的話,我還想做回收船的磁鐵。要是製作出標示天候的磁鐵後,也就能調整發射和回收太空船的時間了。

主控臺的電子迴路也在GitHub上公開,用在Arduino的和Raspberry Pi這兩者當中。Arduino使用四個I/O擴充器,監測每個開關和按鈕的狀態。假如開關(包括瞬時按鈕開關、翹板開關或切換開關)的狀態改變了(從開到關或從關到開),訊號就會通過串列通訊(USB傳輸線)從Arduino傳送到Raspberry Pi。接收訊號的Raspberry Pi會分配到工作,像是發出聲音或啟動序列,接著再向Arduino發出指示控制LED。Arduino會用五個LED矩陣驅動(Adafruit的載板HT16K33)控制所有的LED,如此一來就能操縱640個系統LED。這聽起來似乎很多,不過數字顯示器每位數就有八個LED,LED條形顯示器則每個條形儀表會使用24個LED(將紅色和綠色的LED用在一格當中,就能發出紅色、綠色和黃色的光)。電位器會透過Arduino的類比輸入進行讀取。

EECOM面板有四個電位器,對應每個12段條形儀表。轉動旋鈕後,即可調整發光的格數。當時我決定要對應輸入值的迫切程度改變顏色。假如數值剛好落在中間四格,所有格子都會發出綠光。要是數值稍高或稍低,每一格就都會變成黃色。而若太高或太低處於極端值,格子則會變紅。
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CAPCOM面板能操控頭戴式耳機和音量。這裡有顆CALL(呼叫)按鈕。我認為標示不該用「CALL」,而應改成「PTT」(Push To Talk:通話時按下)。當按下這顆按鈕後,上方的LED燈會亮起來,播放Quindar Tone(英日譯者註:阿波羅號通訊的嗶聲)的前奏。而當放開按鈕後,則會播放Quindar Tone的尾奏。
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「C&WS」是注意和警告系統(Caution and Warning System)的簡稱。就我所知,實際的任務控制並非如此。相信就連阿波羅太空船也不是這樣。但這看起來很好玩,於是就做下去了。當系統向機組人員發出警告時,警報會響起,主警報鈕會閃爍,而狀態面板的某個燈則會亮起。按下主警報鈕之後,警報會停止,按鈕的燈光會消失。不過狀態面板的燈光仍會持續亮著,顯示引發警報的原因。「LAMP」是測試燈光用的按鈕。按下這個之後,所有燈光都會亮起來,能夠檢查電燈的燈泡是否燒壞。C&WS面板的其他按鈕變成了模擬落雷的秘密按鈕。阿波羅12號升空不久遭到雷擊,訊號調節器的電源受損,任務控制的遙測資料亂成一團。EECOM的John Aaron查明故障的原因,指示機組人員「將SCE切換成Aux」,讓訊號調節器透過輔助電源運作。這樣一來阿波羅12號的問題就解決了。我也替我那可愛的主控臺設計程式解決這個問題。
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我替BOOSTER面板設計程式,讓火箭的聲音從音效卡發出來。為了增添趣味性,我讓任務中心計算所有按壓按鈕的次數,解除CWS在過度使用系統後所發出的警報。比方說,狀態面板備有三個用在SPS的警報,當BOOSTER面板的SPS鈕按壓到一定的次數後,三個燈就全都會亮,而若按下任何一顆BOOSTER按鈕,綠色的「THRUST」(噴射)狀態LED燈就會亮起來。
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我喜歡附有安全蓋的按鈕。操作開關時必須逐一打開蓋子,以大幅減少誤按開關的差錯。我在查資料時,發現阿波羅太空船的點火裝置也用了這種開關。點火裝置是運用炸藥進行某些操作的工具,像是要彈射艙口打開降落傘時,或是將連結的模組分離時會用到。這項系統使用一次後就不能重來,所以要防止操作失誤。
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INCO面板由四個電位器和兩個條形LED燈所組成,不過現在條形LED燈卻被拆了。我找不到適合替代的零件,但光是把玩電位器也別有一番樂趣,真是太好了。線性電位器光是上下滑動也很好玩。所有的控制面板都能取下來,即使要拿掉條形LED燈,也不會那麼麻煩。

效果音幾乎都從freesound.org取得。我也用音效編輯器合成降落傘和其他的聲音。

而用在探測器對接的效果音,則是先取得用在「伸出」上的油壓裝置音效,再改變其音調,製作「縮回」的聲音。幸運的是,我在阿波羅11號飛行日誌(Apollo 11 Flight Journal)找到實際運作時的聲音,因而能夠從貨真價實的NASA音效剪接需要的部分,用在我序列面板的任務當中。當兒子們長大,從只會亂按按鈕到能夠去玩更有故事性的太空家家酒時,就要循序漸進,先提供序列面板再指派任務。當兒子們開始使用任務控制學習桌,短短10分鐘之內,就學到了按哪個按鈕會啟動倒數計時,發射房間裡的玩具火箭和太空梭。
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兒子們參觀過甘迺迪太空中心,會發射玩具太空船,讓飛行器在頭上飛來飛去,相親相愛地玩著太空家家酒。將學習桌和任務控制臺搭配在一起後,就能在他們充滿創意的遊戲中添加大量的要素。對了,這張桌子還可以做功課。

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– Jeff Highsmith


[原文]
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