Celestia

Celestia ist ein Echtzeit-3D- Astronomieprogramm , das 2001 von Chris Laurel entwickelt wurde. Mit dem Programm können Benutzer virtuell durch das Universum reisen und katalogisierte Himmelsobjekte erkunden. Celestia dient gleichzeitig als Planetarium, beschränkt den Benutzer aber nicht auf die Erdoberfläche wie beispielsweise bei Stellarium . Celestia kann Objekte verschiedener Größenordnungen mithilfe von OpenGL darstellen . ^{[ Anmerkung 2 ]}

Celestia ist für AmigaOS 4 [ ^{5 ] [ 6 ] [ 7 ] ,} Linux , macOS , Microsoft Windows , Xbox , iOS ^{[ 8 ]} , VisionOS [ ^{9 ]} und Android ^{[ 10 ]} verfügbar . Für FreeBSD ist Celestia sowohl als Binärpaket als auch als Portierung erhältlich ^{[ 11 ] [ 12 ]. Es} handelt sich um freie und quelloffene Software, die unter der GNU General Public License veröffentlicht wurde .

Die Entwicklung von Celestia wurde 2013 eingestellt, die letzte Version erschien 2011. ^{[ 13 ]} Seitdem arbeiteten einige Mitglieder des Entwicklerteams an celestia.Sci ^{[ 14 ]} , einem kosmologischen Visualisierungsprogramm mit realistischerer Darstellung von Galaxien und Planeten, Gravitationslinseneffekten und vielen weiteren wissenschaftlich fundierten Verbesserungen. Seit 2020 gab es jedoch keine Aktualisierungen zum Fortschritt des Programms. Der ursprüngliche Entwickler von Celestia, Chris Laurel, gründete kurz nach dem Entwicklungsstopp von Celestia die Fifth Star Labs ^{[ 15 ]} und begann mit der Arbeit an einer Planetariums-App namens Sky Guide. ^{[ 16 ]} Ende 2016 wurden die offiziellen Celestia-Foren wiederhergestellt ^{[ 17 ]} und die Entwicklung mit einem neuen Team wieder aufgenommen. ^{[ 18 ]} Seit 2018 sind Beta-Testversionen der Version 1.7.0 verfügbar. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Celestia wurde 2020 auf mobile Geräte portiert, ^{[ 8 ] [ 10 ] [ 21 ]} und 2024 portierte derselbe Entwickler es auf den Apple Vision Pro . ^{[ 9 ]}

Celestia kann von der offiziellen Website celestiaproject.space heruntergeladen werden ^{[ 22 ]} , ist aber auch auf zahlreichen anderen Freeware- Websites und über Steam erhältlich . Zwischen 2001 und Mai 2017 verzeichnete die ehemalige zentrale Vertriebsplattform SourceForge rund 12 Millionen Downloads. ^{[ 23 ]}

Celestia-Versionen bis einschließlich 1.6.4 zeigen den Hipparcos-Katalog (HIP) mit 118.322 Sternen und einen zusammengestellten Galaxienkatalog an. Version 1.7.0 enthält zusätzlich zu den Hipparcos-Sternen auch Sterne aus dem Tycho-2-Katalog sowie einige Daten von Gaia , wodurch die Anzahl der Sterne auf über 2 Millionen steigt. ^{[ 24 ]} Celestia nutzt die VSOP87- Theorie der Planetenbahnen, um Sonnen- und Mondfinsternisse zu finden und die Umlaufbahnen von Planeten (einschließlich Exoplaneten ), Zwergplaneten , Monden , Asteroiden , Kometen , künstlichen Satelliten und Raumfahrzeugen darzustellen .

Mithilfe der installierten Kataloge lassen sich die Namen von Himmelskörpern, einschließlich künstlicher Satelliten, anzeigen. Auch die Namen und Standorte von Erdmerkmalen wie Kontinenten, Bergen, Meeren, Ozeanen und Städten können dargestellt werden. Oberflächenmerkmale anderer Himmelskörper wie Krater, Becken und Canyons lassen sich ebenfalls anzeigen.

Celestia ermöglicht es Nutzern, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu navigieren und Sterne, Planeten, Monde und andere Weltraumobjekte zu umkreisen, vorbeifliegende Objekte wie Raumschiffe, Asteroiden und Kometen zu verfolgen oder durch Galaxien zu reisen. Die Lichtzeitverzögerung ist eine optionale Funktion.

Die von Celestia simulierte Zeit kann auf einen beliebigen Zeitpunkt 2 Milliarden Jahre vor oder zurück von der Gegenwart eingestellt werden, allerdings sind die Planetenbahnen nur auf wenige tausend Jahre genau, und die Datumsarithmetik stößt im Jahr 5.874.774 an ihre Grenzen.

Celestia simuliert das Aussehen von Atmosphären auf Planeten und Monden, das Leuchten von Satelliten im Orbit sowie verschiedene planetare Details wie Sonnenaufgang und Sonnenuntergang. Informationen über die von Celestia dargestellten Objekte können ebenfalls angezeigt werden, beispielsweise Temperatur, Entfernung zum Beobachter, Radius, Rotationsperiode, Leuchtkraft und vieles mehr.

Der Benutzer kann das Sichtfeld von Celestia anpassen, und das Fenster lässt sich in mehrere Bereiche unterteilen, sodass mehrere Objekte gleichzeitig auf dem Bildschirm angezeigt werden können. Screenshots und Videos können in klassischer oder HD- Auflösung aufgenommen werden. Die Unterstützung für Gamepads und Joysticks in Celestia ist relativ eingeschränkt.

Celestia lässt sich mit neuen Objekten erweitern und unterstützt von Nutzern erstellte Add-ons von Drittanbietern, die sowohl fiktive als auch realistische Inhalte bieten. Diese Add-ons bestehen üblicherweise aus einfachen Textdateien, Texturen und gelegentlich 3D-Modellen. Celestia verwendet außerdem die eigene Skriptsprache CEL sowie verbesserte CELX-Skripte, die in der Programmiersprache Lua geschrieben sind und eine Vielzahl von Befehlen ausführen können.

Die Standardeinstellung für die Erde in Celestia ist ein Sphäroid . Die unregelmäßige Oberfläche der Erde führt dazu, dass Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen , von der Erdoberfläche aus beobachtet, an den falschen Stellen am Himmel zu stehen scheinen, selbst wenn die Erdabplattung angegeben ist, da Celestia keine 3D-Oberflächen simuliert.

Viele astronomische Objekte sind in Celestia nicht enthalten. Veränderliche Sterne , Supernovae , Schwarze Löcher und Nebel fehlen in der Standardversion. Viele davon sind als Erweiterungen erhältlich.

Obwohl sich Objekte innerhalb eines Planetensystems bewegen und Sterne in Mehrfachsternsystemen um ihre Achse rotieren und einander umkreisen, wird die Eigenbewegung der Sterne nicht simuliert, und Galaxien befinden sich an festen Positionen. Daher verändern die Sternbilder in Celestia ihre Form nicht allmählich wie in der Realität. Zudem beschreiben die Kataloge von Doppelsternen in Celestia nur einige hundert Mehrfachsternsysteme. Die meisten Doppelsternsysteme lassen sich nicht hundertprozentig genau simulieren, da noch nicht ausreichende Bahndaten vorliegen.

Celestia berücksichtigt keine Sterne, die mehr als einige tausend Lichtjahre von der Sonne entfernt sind, da die Parallaxen dieser Sterne für den Astrometriesatelliten Hipparcos zu gering sind, um sie präzise zu messen . Mit der Integration der Gaia-Daten in Version 1.7.0 werden jedoch auch Sterne bis hin zum galaktischen Zentrum dargestellt. Objekte in Sternsystemen werden zudem nur bis zu einer Entfernung von einem Lichtjahr zu ihren Zentralsternen gezeichnet; darüber hinaus werden sie nicht gerendert. Ebenso gilt in Versionen bis 1.6.3 eine Rendergrenze von 10 Millionen Lichtjahren für Sterne, die in Version 1.7.0 auf 1 Milliarde Lichtjahre erhöht wurde. Sterne jenseits dieser Grenze werden nicht gerendert, und Sterne nahe der Rendergrenze von Version 1.7.0 weisen Gleitkommafehler auf, was zu ungenauen Positionsangaben führt. Schließlich berücksichtigt Celestia die durch Planeten verursachte Taumelbewegung mancher Sterne nur dann, wenn diese deutlich sichtbar ist.

Die Wellenlängenfilterung ist in der Celestia-Engine nicht implementiert. Die Darstellung versucht, die menschliche Sicht am Standort des Betrachters so genau wie möglich nachzubilden. Daher sind Falschfarbenkarten und mehrfarbige Nebel nicht Teil der offiziellen Distribution, aber als Add-ons erhältlich. Kameraartefakte wie Linsenreflexionen und Spiegelungen werden nicht gerendert.

Celestia simuliert auch keine Schwerkraft . Beispielsweise wird ein erdnahes Objekt, das sich der Erde nähert, nicht durch die Erdanziehungskraft abgelenkt, es sei denn, die Person, die die Flugbahn des erdnahen Objekts für Celestia definiert hat, hat diesen Effekt berücksichtigt oder eine XYZV-Datei verwendet.

Manche Monde werfen während Sonnenfinsternissen keinen Schatten auf ihren Planeten . Das liegt daran, dass unregelmäßig geformte Objekte in der aktuellen Version von Celestia keine Schatten werfen, obwohl dies für zukünftige Versionen geplant ist. Außerdem werfen Monde, die kleiner als 0,5 % der Größe ihres Mutterplaneten sind, überhaupt keinen Schatten, da das ursprüngliche Entwicklerteam sie als zu klein für eine relevante Wirkung einstufte. Das neue Entwicklerteam erwägt jedoch, diese fest programmierte Beschränkung aufzuheben.

Die meisten realen Raumschiffe, wie beispielsweise Voyager 2, sind in Celestia nicht verfügbar, sondern werden von Nutzern als Add-ons bereitgestellt. Darüber hinaus verwenden die meisten in Celestia 1.6.3 enthaltenen Raumschiffe veraltete oder qualitativ minderwertige Modelle. So ist beispielsweise das Standardmodell der Mir sehr einfach und detailarm, und das Standardmodell der ISS wurde seit etwa 2007 nicht mehr aktualisiert, wodurch viele seitdem hinzugefügte Module fehlen. Es gibt jedoch zahlreiche Add-ons, die diese Modelle durch hochwertigere und aktuellere ersetzen. Glücklicherweise wird Version 1.7.0 nach ihrer finalen Veröffentlichung verbesserte Modelle enthalten.

Celestia verwendet den Julianischen Kalender und kann nicht mehr als 2 Milliarden Jahre in die Vergangenheit oder Zukunft reisen, und das Standard-Zeiteinstellungssystem kann nicht über die Jahre -9999 oder 9999 hinausgehen.

Zusätzlich zum Basisprogramm stehen weit über 80  GB an Erweiterungen zur Verfügung, die von einer aktiven Benutzergemeinschaft entwickelt wurden. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

Für die meisten Himmelskörper des Sonnensystems sind hochauflösende Oberflächentexturen verfügbar , darunter virtuelle Texturen mit einer Breite von bis zu 65.536 Pixeln (0,625 km/Pixel am Erdäquator), wobei ausgewählte Bereiche in höherer Auflösung dargestellt werden können. Dies ermöglicht detailliertere Ansichten gut kartierter Objekte, für die hochauflösende virtuelle Texturen zum Download bereitstehen. 3D-Modelle historischer und aktueller Raumfahrzeuge, die auf relativ genauen Flugbahnen fliegen, wie beispielsweise Sputnik 1 , Voyager 2 , das Hubble-Weltraumteleskop und die Internationale Raumstation , sind ebenfalls verfügbar. Darüber hinaus stehen erweiterte Datenplots für Sterne (2 Millionen mit korrekten räumlichen Koordinaten), Deep-Sky-Objekte (Nebel, Galaxien, offene Sternhaufen usw.) sowie Kataloge von Asteroiden und Kometen zur Verfügung. Das Programm kann außerdem über 96.000 Orte auf der Erde darstellen. Zu den Add-ons gehören auch andere Objekte wie rote und blaue Überriesen, rote und braune Zwerge, Neutronensterne, rotierende Pulsare, rotierende Schwarze Löcher mit Akkretionsscheiben, Protosterne, Wolf-Rayet-Sterne, Sternentstehungsgebiete, Supernovaüberreste, planetarische Nebel, galaktische Rotverschiebungen, geologische Planetendarstellungen (z. B. 3D-Innenräume, topografische und bathymetrische Karten, Paläogeografie ), planetarische Polarlichter , rotierende Magnetfelder, animierte Sonnenprotuberanzen , 3D-Krater und -Berge sowie historische Kollisionsereignisse (entweder Raumsonden wie Deep Impact und DART oder Meteoriteneinschläge wie der Meteor von Tscheljabinsk ).

Es stehen zahlreiche Skripte zur Verfügung. Diese umfassen einfache Rundgänge, Rekonstruktionen komplexer Weltraummissionen wie Cassini-Huygens und Deep Impact sowie Skripte, die nützliche Informationen wie Größenvergleiche oder besondere Ereignisse wie mehrere gleichzeitige Verfinsterungen von Jupitermonden oder die Entwicklung eines Sterns zeigen.

Fiktive Universen mit Planetensystemen und 3D-Modellen lassen sich darstellen – Filme wie „2001: Odyssee im Weltraum“ , „Star Trek“ und „Star Wars“ sowie Fernsehserien wie „Stargate SG-1“ und „Babylon 5“ . Auch Erweiterungen, die weniger bekannte Internet-Fiktionen wie „Orion’s Arm“ oder Rollenspiele wie „2300 AD“ illustrieren , sowie persönliche Werke von Mitgliedern der Celestia-Community, die fiktive Planetensysteme mit bewohnten Welten, Raumschiffen, Städten und Spezialeffekten zeigen, können hinzugefügt werden.

Zusätzliche Lernmaterialien können in verschiedenen Sprachen bereitgestellt werden. Diese Aktivitäten bieten rund 40 Stunden Weltraumreisen und astronomische Lektionen, darunter ausführliche Erkundungen des Celestia-Universums, den gesamten Lebenszyklus von Sternen, das Sonnensystem, das bemannte Raumfahrtprogramm, die Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) sowie Darstellungen astronomischer Ereignisse wie der Entstehung des Mondes vor Milliarden von Jahren und der möglichen Terraformung des Mars in der Zukunft. ^{[ 27 ] [ Anmerkung 3 ]}

Mitte 2016 entstand das umfangreiche Add-on-Paket Celestia Origin, das alle Standardtexturen und -grafiken durch höherwertige Renderings ersetzt, kleinere Objekte wie transneptunische Objekte (TNOs) und Asteroiden hinzufügt sowie weitere Exoplaneten mit eigenen Texturen, Nebel mit vollständigen 3D-Modellen, Sterne und Galaxien, Sternhaufen , Raumschiffe und viele weitere Verbesserungen bietet. ^{[ 28 ] [ 29 ]} 2019 entwickelte FarGetaNik, ein Mitglied des Celestia-Forums, das Add-on-Paket Project Echoes, das ebenfalls höherwertige Renderings bietet und alle Standardtexturen ersetzt. ^{[ 30 ]} Celestia 1.7.0 scheint sich bei den Texturen von Project Echoes inspirieren zu lassen.

NASA und ESA haben Celestia in ihren Bildungs- ^{[ 31 ]} und Öffentlichkeitsarbeitsprogrammen ^{[ 32 ]} sowie zur Anbindung an Trajektorienanalyse-Software eingesetzt. ^{[ 33 ]} Die französische Raumfahrtagentur CNES entwickelte 2016 eine stark modifizierte Version von Celestia namens VTS Timeloop, die seither von mehreren Raumfahrtagenturen, darunter ESA und CNES selbst, verwendet wird. ^{[ 34 ]}

Celestia wurde in der CBS-Fernsehserie NCIS (Staffel 4, Folge 22: „ Im Dunkeln “) verwendet. Die Figur Timothy McGee erklärt, was Celestia ist und wie ein Add-on es dem Benutzer ermöglicht, ein Tagebuch innerhalb des Programms zu speichern. Von Celestia-Grafikern entworfene Texturen wurden im Film „ The Day After Tomorrow“ und der Miniserie „Andromeda – Tödlicher Staub aus dem All“ (2008) verwendet . Celestia war außerdem in der Science-Channel-Sendung „ Through the Wormhole“ zu sehen . Jim Rossignol von Eurogamer zählte Celestia 2006 zu den 20 besten kostenlosen PC-Spielen des Sommers . ^{[ 35 ]}

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