Celestia: Ғарыш саяхаты бағдарламасы

Кіріспе

Астрономиялық компьютерлік бағдарлама

Celestia – 2001 жылы Крис Лорел жасаған нақты уақыт режимінде жұмыс істейтін 3D астрономиялық бағдарламалық қамтамасыз ету. Бұл бағдарлама пайдаланушыларға ғалам арқылы виртуалды түрде саяхаттап, каталогталған аспан денелерін зерттеуге мүмкіндік береді. Celestia планетарий ретінде де жұмыс істейді, бірақ пайдаланушы Stellarium сияқты басқа планетарий бағдарламалық жасақтамаларындағыдай Жер бетімен шектелмейді. Celestia OpenGL көмегімен әртүрлі масштабтағы денелерді көрсетуге қабілетті. Celestia AmigaOS 4, Linux, macOS, Microsoft Windows, Xbox, iOS және Android жүйелері үшін қолжетімді. Бұл GNU General Public License лицензиясы бойынша таратылатын тегін және ашық кодты бағдарламалық қамтамасыз ету. Celestia-ның дамуы 2013 жылы тоқтады, соңғы нұсқасы 2011 жылы жарық көрді. Одан кейін оның даму тобының бір бөлігі celestia.sci бағдарламасымен айналысты, ол галактикалар мен планеталарды, гравитациялық линзаларды және басқа да ғылыми тұрғыдан дәл жетілдірулерді қамтитын космологиялық визуализатор болып табылады. Алайда, 2020 жылдан бері бағдарламаның прогресі туралы ешқандай жаңалық жоқ. Celestia-ның бастапқы жасаушысы Крис Лорел, бағдарламаның дамуы тоқтағаннан кейін көп ұзамай Fifth Star Labs компаниясын құрды және Sky Guide деп аталатын iOS-қа арналған планетарий қосымшасын жасауға кірісті. 2016 жылдың соңында ресми Celestia форумдары қайта жаңартылып, жаңа даму тобымен даму қайта басталды. 2018 жылдан бастап 1.7.0 нұсқасының бета-тестілеу жинақтары, сондай-ақ 2020 және 2023 жылдары жарық көрген 1.6.2 және 1.6.3 нұсқаларындағы қателер түзетілді. Celestia 2020 жылы мобильді құрылғыларға портталды және жаңартулар мен тәжірибелік бета-нұсқаларын алуын жалғастыруда. Celestia бағдарламасын оның ресми сайты celestiaproject.space-тен жүктеуге болады, сонымен қатар көптеген тегін бағдарламалық жасақтама сайттарынан да табуға болады. 2001 жылдан 2017 жылдың мамыр айына дейін бұрынғы орталық тарату орталығы SourceForge шамамен 12 миллион жүктеуді тіркеді.

Шектеулер

Селестиядағы Жер планетасының әдепкі параметрі сфера тәрізді. Жердің бейретсіз беті төменгі Жер орбитасындағы спутниктерді аспаннан қарағанда дұрыс емес орында болып көрінуіне себеп болады, тіпті Жердің жазықтығы көрсетілген жағдайда да, өйткені Селестия 3D беттерді модельдемейді. Көптеген астрономиялық объектілер Селестияға кірмейді. Стандартты таратуда өзгермелі жұлдыздар, суперновалар, қара тесіктер және тұмандықтар жоқ. Олардың көпшілігі қосымша ретінде қол жетімді. Планеталық жүйелердің құрамына кіретін объектілер қозғалса да, жұлдыздар өз осінен айналып, көп жұлдызды жүйелерде бір-бірін айналып жүрсе де, жұлдыздың өзінің қозғалысы модельделмейді, ал галактикалар белгілі бір орында тұрады. Осының салдарынан, Селестиядағы шоқжұлдыздар нақты әлемдегідей біртіндеп пішінін өзгертпейді. Сонымен қатар, Селестияның екі жұлдызды каталогтары көп жұлдызды жүйелердің небары жүздегенін ғана сипаттайды. Көптеген екі жұлдызды жүйелерді 100% дәлдікпен модельдеу мүмкін емес, өйткені орбиталық ақпарат әлі қол жетімді емес. Селестияға Күннен бірнеше мың жарық жылынан артық қашықтықта орналасқан жұлдыздар кірмейді, өйткені одан да алыс жұлдыздардың параллаксы Гиппаркос астрометриялық спутнигімен дәл өлшеу үшін тым кішкентай. Дегенмен, 1.7.0 нұсқасында Gaia деректерін қосу арқылы Галактика орталығына дейінгі жұлдыздар қосылды. Сонымен қатар, жұлдыздық жүйелердегі объектілер олардың аналық жұлдыздарынан бір жарық жылы қашықтықта ғана көрсетіледі, одан артығы көрсетілмейді. Сол сияқты, 1.6.3 және одан төмен нұсқаларында жұлдыздар үшін 10 миллион жарық жылы шегі бар, ол 1.7.0 нұсқасында 1 миллиард жарық жылына дейін арттырылды. Бұл шектен тыс кез келген жұлдыз көрсетілмейді, ал 1.7.0 шегіне жақын жұлдыздар жылжымалы нүкте қателіктеріне тап болады, яғни олардың орны дәл емес. Соңында, Селестия планеталарының әсерінен кейбір жұлдыздардың тербелісін ескермейді, егер бұл тербеліс айқын болмаса. Толқын ұзындығы сүзгісі Селестия қозғалтқышында іске асырылмаған. Нақты көрсету бақылаушының орнындағы адамның көруіне мүмкіндігінше дәл сәйкес келуге тырысады. Бұл жалған түсті карталар мен көп түсті тұмандықтар ресми таратудың бөлігі емес екенін білдіреді, бірақ олардың көпшілігі қосымша ретінде қол жетімді. Камера артефакттары, мысалы, жарық шашырауы көрсетілмейді. Селестия сондай-ақ гравитацияны модельдемейді. Мысалы, Жерге жақын объект Жерге жақындағанда Жердің гравитациясымен бұрылмайды, егер Селестия үшін NEO траекториясын анықтаған адам осы әсерді қоспаса. Кейбір айлар тұтылу кезінде өз планеталарына көлеңке түсірмейді. Себебі, бұрыс пішінді объектілер Селестияның қазіргі нұсқасында көлеңке тастамайды, бірақ бұл болашақ нұсқалар үшін жоспарланған. Сонымен қатар, аналық объектісінің өлшемінің 0,5% -дан кіші айлар көлеңке тастамайды, өйткені бастапқы әзірлеу тобы олардың маңызды болуы үшін тым кішкентай екенін шешті. Дегенмен, жаңа әзірлеу тобы осы қатаң кодталған шектеуді жоюды қарастырып жатыр. Voyager 2 сияқты нақты ғарыш кемелерінің көпшілігі Селестияда қол жетімді емес, бірақ пайдаланушылар оларды қосымша ретінде ұсынады. Сонымен қатар, Селестия 1.6.3 құрамына кіретін ғарыш кемелерінің көпшілігі ескірген немесе сапасы төмен модельдерді қолданады, мысалы, өте қарапайым және егжей-тегжейсіз Mir моделі және шамамен 2007 жылдан бері жаңартылмаған ISS моделі, яғни ол сол кезден бері ISS-ке қосылған көптеген модульдерді қамтымайды. Дегенмен, бұл модельдерді жоғары сапалы және қазіргі заманғы модельдермен алмастыратын көптеген қосымшалар бар. Бақытымызға орай, 1.7.0 нұсқасы соңғы шығарылымынан кейін жақсырақ модельдерді қамтиды. Селестия Юлиан күнтізбесін қолданады және 2 миллиард жылдан астам уақытқа артқа немесе алға жылжу мүмкін емес, ал әдепкі уақыт орнату жүйесі 9999 жылдан аспайды.

The default setting for Celestia's Earth is a spheroid. The irregular surface of the Earth causes low Earth orbit satellites to appear to be in the wrong places in the sky when watched from the surface, even when the Earth's oblateness is specified, as Celestia does not simulate 3D surfaces. Many types of astronomical objects are not included with Celestia. Variable stars, supernovae, black holes, and nebulae are missing from the standard distribution. Many of these are available as add ons. Although objects that form part of a planetary system move, and stars rotate about their axes and orbit each other in multiple star systems, stellar proper motion is not simulated, and galaxies are at fixed locations. As a result, the constellations in Celestia do not gradually change shape as they do in the real world. In addition, Celestia's binary star catalogs only describe a few hundred systems of multiple stars. Most binary star systems cannot be simulated with 100% accuracy because adequate orbital information is not yet available. Celestia does not include any stars that are more than a few thousand light years from the Sun because the parallaxes of more distant stars are too small to be accurately measured by the Hipparcos astrometric satellite. However, with the addition of Gaia data in 1.7.0, stars as far away as the Galactic Center are included. In addition, objects in star systems are only drawn to a distance of one light year from their parent stars, any further and they will simply not be rendered at all. Similarly, there is a render limit for stars at 10 million light years in versions 1.6.3 and under, increased to 1 billion light years in 1.7.0. Any stars beyond that limit are not rendered, and stars that are close to the 1.7.0 render limit experience floating point errors, meaning their position is inaccurate. Finally, Celestia does not consider the wobbling of some stars induced by their planets, unless said wobbling is very noticeable. Wavelength filtering is not implemented in Celestia's engine. The actual rendering tries to match human vision at the observer's position as accurately as possible. This means false color maps and multi color nebulae are not part of the official distribution, but many are available as add ons. Camera artifacts such as lens flare and glare are not rendered. Celestia also does not simulate gravity. For example, a near Earth object approaching the Earth will not be deflected by the Earth's gravity unless the person who defined the NEO's trajectory for Celestia included that effect. Some moons do not cast shadows on their planet during eclipses. This is because irregularly shaped objects do not cast shadows in the current version of Celestia, although this is planned for future versions. Additionally, moons smaller than 0.5% of their parent objects' size do not cast shadows at all, as the original development team decided that they would be too small to be relevant. However, the new development team has considered removing this hard coded limit. Most real world spacecraft such as Voyager 2 are not available in Celestia but are provided as add ons by users. Additionally, most of the spacecraft included with Celestia 1.6.3 use outdated or low quality models, such as the stock Mir model which is very basic and barely detailed, and the stock ISS model which hasn't had an update since around 2007, meaning it is missing a lot of modules that have been added to the ISS since then. However, there are many add ons that replace these models with higher quality and more up to date ones. Fortunately, version 1.7.0 will include better models upon its final release. Celestia uses the Julian calendar and cannot go back or forward more than 2 billion years, and the default time setting system cannot go further than the years 9999 or 9999.

Қосымшалар

80 ГБ-тан астам кеңейтулер қол жетімді, негізгі бағдарлама белсенді пайдаланушылар қауымдастығымен бірге жасалған. Күн жүйесінің көптеген денелері үшін жоғары ажыратымды беттік текстуралар бар, оның ішінде 32768 пикселге дейін ені бар виртуалды текстуралар (Жердің экваторында 1,25 км/пиксел), жоғары ажыратымды жабын бар таңдалған аймақтармен бірге. Бұл жақсы карталанған нысандарды, жоғары ажыратымды виртуалды текстуралары барларын жақыннан қарауға мүмкіндік береді. Тарихи және қазіргі ғарыш кемелерінің 3D модельдері, Спутник-1, Вояджер-2, Хаббл ғарыш телескопы және Халықаралық ғарыш станциясы сияқты, жеткілікті дәлдікпен траектория бойынша ұшып жүреді. Сондай-ақ, 2 миллион дұрыс кеңістіктік координаттары бар жұлдыздар үшін кеңейтілген деректер графиктері, DSO (тумандықтар, галактикалар, ашық жұлдыздар шоғырлары және т.б.), астероидтар мен кометалар каталогтары, және бағдарламамен Жердегі 96 000-нан астам жерлерді бейнелеуге болады. Қосымшаларға қызыл және көк гиганттар, қызыл және қоңыр ергежейлілер, нейтронды жұлдыздар, айналатын пульсарлар, аккрециялық дискілері бар айналатын қара тесіктер, протожұлдыздар, Вольф-Райет жұлдыздары, жұлдыз туған ошақтарындағы тумандықтар, супернова қалдықтары, планеталық тумандықтар, галактикалық қызыл жылжулар, геологиялық планеталық дисплейлер (мысалы, 3D интерьерлер, топографиялық және батиметриялық карталар, палеогеография), планеталық шағылысулар, айналатын магниттік өрістер, анимацияланған күн жарқындары, 3D кратерлер мен таулар, және тарихи соқтығысу оқиғалары (мысалы, Deep Impact және DART сияқты ғарыш кемелері немесе Челябинск метеориты сияқты метеорлық соқтығыстар) кіреді. Көптеген сценарийлер қол жетімді. Оларға қарапайым турлар, Кассини-Гюйгенс және Deep Impact сияқты күрделі ғарыш миссияларын қайта құрулар, сондай-ақ өлшемдерді салыстыру сияқты пайдалы ақпаратты көрсететін сценарийлер, немесе Юпитердің серіктерінің бірнеше бір уақыттағы тұтылуы немесе жұлдыздың эволюциясы сияқты нақты оқиғалар кіреді. Планеталық жүйелер мен 3D модельдермен фантастикалық әлемдерді бейнелеуге болады, мысалы, "2001: Ғарыш саяхаты", "Жұлдыздар жолы" және "Жұлдыздар соғысы" фильмдері, "Stargate SG-1" және "Babylon 5" телешоулары. "Орионның қолы" сияқты аз танымал интернеттік фантастиканы немесе "2300 AD" сияқты рөлдік ойындарды бейнелейтін қосымшалар, сондай-ақ Celestia қауымдастығының мүшелерінің мекенделген әлемдері, ғарыш кемелері, қалалары және арнайы эффекттері бар фантастикалық планеталық жүйелерді бейнелейтін жеке жұмыстары да қосылуы мүмкін. Білім беру қосымшаларын әртүрлі тілдерде де жүзеге асыруға болады. Бұл іс-шаралар шамамен 40 сағатқа жуық ғарыш саяхаттары мен астрономиялық сабақтарды қамтиды, оның ішінде Celestia әлемі, жұлдыздардың толық өмірлік циклі, Күн жүйесі, адамның ғарыш бағдарламасы, Жерден тыс интеллектіні іздеу (SETI), және Айдың миллиардтаған жылдар бұрын қалыптасуы сияқты астрономиялық оқиғалардың бейнеленуі, сондай-ақ Марстың болашақтағы ықтимал терраформингі. 2016 жылдың ортасында "Celestia Origin" деп аталатын үлкен қосымша жинағы жобасы құрылды, ол барлық стандартты текстуралар мен графиканы жоғары сапалы рендерингпен алмастырады, TNO және астероидтар сияқты кішігірім объектілерді қосады, сондай-ақ арнайы текстуралары бар экзопланеталарды, толық 3D және дәл модельдері бар көбірек тумандықтарды, жұлдыздар мен галактикаларды, жұлдыз шоғырларын, ғарыш кемелерін және көптеген басқа жақсартуларды қосады. 2019 жылы Celestia Forum мүшесі FarGetaNik "Project Echoes" деп аталатын қосымша жинағын жасады, ол барлық стандартты текстураларды алмастыратын жоғары сапалы рендерингтерді ұсынады. Celestia 1.7.0 нұсқасы өз текстуралары үшін шабыт көзі ретінде "Project Echoes" жобасын пайдаланған сияқты көрінеді.

Well over 80 GB of extensions are available in addition to the base program, produced by an active user community. Higher resolution surface textures are available for most Solar System bodies, including Virtual Textures with coverage up to 32768 pixels wide (1.25 km/pixel at the Earth's equator), with selected coverage at higher resolutions. This allows closer views of well mapped objects that have high resolution VTs available for download. 3D models of historical and existing spacecraft are available flying in reasonably accurate trajectories, such as Sputnik 1, Voyager 2, the Hubble Space Telescope, and the International Space Station, as are extended data plots for stars (2 million with correct spatial coordinates), DSOs (nebulae, galaxies, open clusters, etc. ), as well as catalogs of asteroids and comets, and more than 96,000 locations on the Earth can be drawn by the program. Add ons also include other objects such as red and blue supergiants, red and brown dwarfs, neutron stars, spinning pulsars, rotating black holes with accretion disks, protostars, Wolf Rayet stars, star nursery nebulae, supernova remnants, planetary nebulae, galactic redshifts, geological planetary displays (e. g. 3D interiors, topographic and bathymetric maps, paleogeography), planetary aurorae, rotating magnetic fields, animated solar prominences, 3D craters and mountains, and historic collision events (Either spacecraft such as Deep Impact and DART, or meteoric impacts such as the Chelyabinsk meteor). Numerous scripts are available. These include simple tours, reconstructions of complex space missions such as Cassini–Huygens and Deep Impact, and scripts showing useful information, like size comparisons, or particular events such as multiple simultaneous eclipses of Jupiter's moons or the evolution of a star. Fictional universes can be depicted, with planetary systems and 3D models—films such as 2001: A Space Odyssey, Star Trek and Star Wars, and TV shows including Stargate SG 1 and Babylon 5. Add ons illustrating less well known internet fiction, like Orion's Arm, or role playing games, like 2300 AD, and personal works by members of the Celestia community depicting fictional planetary systems with inhabited worlds, spacecraft, cities, and special effects can also be added. Educational add ons can also be implemented in different languages. These activities provide approximately 40 hours of space journeys and astronomical lessons to include extensive tours of the Celestia universe, the complete life cycle of stars, the Solar System, the human space program, the Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI), and depictions of astronomical events such as the formation of the Moon billions of years ago, and the possible terraforming of Mars in the future. In mid 2016, a large addon pack project called Celestia Origin was created, which replaces all vanilla textures and graphics with higher quality renderings, adds more minor objects such as TNOs and asteroids, while also adding more extrasolar planets with custom textures, more nebulae with full 3D and accurate models, more stars and galaxies, more star clusters, more spacecraft, and a ton of more enhancements. In 2019, Celestia Forum member FarGetaNik created an addon pack called Project Echoes, featuring higher quality renderings that replace all vanilla textures. Celestia 1.7.0 appears to use Project Echoes as inspiration for its textures.

БАҚ-та қолдану

NASA және ESA Celestia-ны білім беру және насихаттау бағдарламаларында, сондай-ақ траекториялық талдау бағдарламалық қамтамасымен байланыс үшін пайдаланды. Француз ғарыш агенттігі (CNES) 2016 жылы VTS Timeloop деп аталған Celestia-ның кеңейтілген нұсқасын жасады, және одан бері ESA және CNES-тің өзі сияқты көптеген ғарыш агенттіктері оны қолданды. Celestia CBS телеарнасының NCIS (4-маусым, 22-эпизод: "In the Dark") сериалында қолданылды. Тимоти МакГи Celestia дегеніміз не екенін және қосымшаның пайдаланушыға бағдарлама ішінде күнделік сақтауға қалай мүмкіндік беретінін түсіндіреді. Celestia графикалық суретшілері жасаған текстуралар "Ертеңгі күн" фильмінде және 2008 жылғы "Андромеда штаммы" мини-сериалында пайдаланылды. Celestia сондай-ақ Science Channel арнасының "Құрт тесігі арқылы" бағдарламасында да көрсетілді. Eurogamer-дің Джим Россигнол 2006 жылы Celestia-ны PC-ге арналған тегін ойындардың жазғы тізіміндегі 20-шы орынға қойды.