Софтерра: Свободный космос

Автор: Илья Шпаньков

Когда вы последний раз смотрели на звезды? Нет, не мельком бросив взгляд на ночное небо, а долго стояли запрокинув голову, наблюдая за таинственным мерцанием невообразимо далеких миров, медленно плывущих по бездонной черноте небесного купола? Да, как ни прискорбно, величайшее творение природы нас почти не интересует. Наше стремительное, полное суетных забот время просто не оставляет возможности для неспешного созерцания звезд и философских размышлений о месте человечества среди сонма недостижимых миров.Звезды не продаются

К счастью, романтики еще не вымерли, и, раз мы не идем к звездам, они решили «пригласить» Вселенную в наши дома, создав ее имитации, взирающие на нас с экранов персональных компьютеров.

Оставим в стороне коммерческие программы. Огромная масса астрономического софта распространяется свободно, поскольку изучение звезд не приносит никакой практической пользы, если рассматривать астрономию с утилитарных позиций. Узнав о том, как устроена та или иная галактика, мы не сможем извлечь из этого знания прибыли. По крайней мере — в обозримом будущем. Поэтому трудно ожидать от коммерческих компаний интереса к разработке программ, помогающих астрономам изучать космическое пространство. Меж тем компьютер является одним из важнейших инструментов науки о звездах, ведь он позволяет «вычислять» и исследовать столь удаленные объекты, которые невозможно разглядеть в самый мощный телескоп. Но раз есть компьютеры — значит, есть и соответствующие программы. И чаще всего их авторами являются коллективы астрономов, работающих в обсерваториях и научных центрах, разбросанных по всему миру.

Одним из самых известных проектов является Linux for astronomy — постоянно обновляющийся сборник свободных программ, используемых в разных областях астрономии. В последнюю версию комплекта из трех CD вошло более ста приложений, давно завоевавших популярность в астрономических кругах. Эти специализированные программные инструменты позволяют проводить анализ данных, поступающих из многочисленных обсерваторий или с исследовательских космических аппаратов. Например, в набор входит пакет Image Reduction and analysis Facility, разрабатываемый Национальной оптической астрономической обсерваторией, расположенной близ города Тусон, штат Аризона. Этот продукт позволяет обрабатывать снимки объектов дальнего космоса в оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах, получаемые с земных и орбитальных телескопов (рис. 1).

В Интернете работают сотни серверов, предоставляющих свободный доступ к самым свежим данным, полученным различными исследовательскими группами, — в качестве примера можно привести проект National Virtual Observatory (www.us-vo.org). Таким образом, даже заурядная школьная обсерватория получает возможность не только пользоваться теми же самыми программными инструментами, что и всемирно известные научные центры, но и оперировать данными, получить которые своими силами не удастся из-за маломощности исследовательского оборудования. Демократичность астрономии имеет объективные причины: информации, ежедневно собираемой многочисленными исследовательскими центрами, так много, что даже суперкомпьютеры крупных научных институтов не справляются с ее обработкой. Вселенная слишком велика, и подбрасываемых ею загадок хватит на многие и многие поколения ученых.

Впрочем, для домашнего использования большая часть софта не подходит по двум причинам. Во-первых, это узкоспециализированные инструменты, которые предназначены для профессионалов, а не для любителей, а во-вторых, их интерфейс не вписывается в графическое великолепие современных операционных систем. Дело в том, что астрономы очень похожи на математиков: для них красота заключается не в яркости красок и изяществе внешнего оформления программ, а в стройности вычислений и безукоризненной логике цифр.

Тем не менее существуют продукты, ориентированные в первую очередь на любителей астрономии, — так называемые настольные планетарии. Мы расскажем о трех представителях этого вида, выстроив их в порядке возрастания глубины проникновения во Вселенную. Начнем с самого простого.

Эту программу можно позиционировать в качестве «замены»[В кавычках — потому что даже самая лучшая программа-планетарий не заменит настоящего телескопа, как глобус или даже Google Earth не заменят настоящего путешествия. — И.Щ.] очень хорошего любительского телескопа. Количество небесных объектов (около 120 тысяч) и качество их отображения позволяют рекомендовать Stellarium для первого знакомства с астрономией и получения начальных знаний о том, какие объекты можно встретить на ночном небосводе. Несмотря на ограниченность фактического материала (например, отображаются только звезды до 10-й звездной величины), программа сделана добротно и оставляет очень приятное впечатление: чего стоит только мерцание звезд, усиливающее ощущение естественности ночного небосвода (рис. 2).

Stellarium позволяет указывать координаты точки наблюдения, а также менять «декорации» — создавать иллюзию наблюдения из «поля», «леса» и даже из «лунной пустыни». Отметим нечасто встречающиеся в подобных программах возможности: например, включив отображение земной поверхности и атмосферы, мы получаем полную иллюзию наблюдения небесных событий невооруженным взглядом с поверхности Земли. Причем день, как и положено, будет сменяться ночью, и мы сможем любоваться живописными восходами и закатами. Еще одна интересная особенность — при желании можно выбрать интенсивность метеоритной бомбардировки вплоть до 144 тысяч раз в минуту, как во время метеоритного дождя, «пролившегося» на Землю в 1966 году в результате встречи нашей планеты с потоком Леонид.

Помимо собственно астрономии, Stellarium рассказывает об историко-культурных особенностях восприятия людьми звездного неба в разные эпохи. На данный момент представлены китайский, египетский, полинезийский и европейский взгляды (с указанием различных названий звезд); кроме того, дается красочная карта созвездий, составленная европейскими астрономами и позволяющая понять принципы, по которым наши предки группировали звездные россыпи. От современников программа получила возможность отображения увеличенных фотографий самых известных небесных объектов (рис. 3).

Stellarium, несомненно, способен заинтересовать новичка. Но если увлечение астрономией окажется серьезным, для дальнейшего роста придется обратиться к более информативной программе.

Реалистичностью отображения звездного неба KStars, входящая в состав графической среды KDE, не может тягаться со Stellarium, но этого и не требуется. Изюминка программы — энциклопедические данные о небесных светилах и тесная взаимосвязь с известными научными интернет-ресурсами, предоставляющими различную информацию об отображаемых на программном небосводе объектах. В KStars можно увидеть более 130 тысяч звезд, около 13 тысяч объектов дальнего космоса, тысячи комет и астероидов. Для удобства визуальной идентификации все звезды отображаются с учетом реального цвета и относительной яркости, а галактики и туманности — вообще в виде превьюшек-фотографий. (Правда, чтобы их увидеть, надо скачать дополнительные модули из Сети, что предлагается сделать при первом старте программы.) Это позволяет легко определять, к какому типу относится тот или иной объект (рис. 4).

Как и Stellarium, KStars позволяет выбирать координаты точки наблюдения и отслеживать движение объектов в режиме реального времени. Кроме того, можно вести дневник наблюдений за выбранной звездой или галактикой и получать из Интернета самую свежую информацию о наблюдаемом объекте, а также качественные оптические, инфракрасные и рентгеновские снимки. При желании можно не выходя из программы насобирать информации на небольшой научный доклад — скажем, чтобы скачать из Сети фотографию выделенного объекта, достаточно выбрать соответствующий пункт в контекстном меню (рис. 5).

Интеграцией с различными источниками информации разработчики не ограничились и предусмотрели возможность синхронной работы программы с подключенным к компьютеру телескопом. Таким образом, пользователь, управляя телескопом прямо из KStars, может отслеживать поведение небесных объектов, делать фотоснимки и записывать видеоролики интересных событий (конечно, при наличии необходимого оборудования). Все вышеописанные функции позволяют отнести KStars к числу наиболее универсальных программных средств.

Впрочем, изучение звезд на расстоянии не сравнится с возможностью своими глазами увидеть далекие миры с такой детализацией, которая недоступна земным инструментам. Конечно, слетать в космос программные средства не помогут, но дать максимальную иллюзию межпланетного перемещения вполне способны. Как, например, третий участник нашего сегодняшнего обзора.

Celestia — это не просто настольный планетарий, а целый космический симулятор, позволяющий изучать планеты Солнечной системы и прочие хорошо исследованные космические объекты. Список отображаемых небесных тел не превышает 100 тысяч, но столь малое количество по сравнению с аналогами не делает Celestia менее познавательной — это приложение обладает своими собственными уникальными возможностями. Пользователь может моделировать различные временные и пространственные комбинации для любого объекта, а также имитировать события, которые уже произошли или только будут происходить. Таким образом, можно воочию наблюдать то, что при обычных условиях просто невозможно было бы увидеть своими глазами. Как вам, например, тройное солнечное затмение на Юпитере, произошедшее 11 ноября 1997 года с участием спутников Ио, Ганимед и Каллисто (рис. 6)?

Но это лишь небольшая часть того, что предлагают разработчики Celestia. Базовые возможности программы довольно скромны, а для их расширения в Сети организован проект Celestia Motherlode, где собраны все доступные дополнения (общим объемом около 10 Гбайт) к основному пакету. Энтузиасты и любители астрономии приготовили огромное количество трехмерных моделей космических аппаратов — как реальных, так и вымышленных (например, истребитель из фильма «Звездные войны» или пассажирский лайнер-космолет из «Космической одиссеи 2001»). Все аппараты, когда-либо запущенные в космическое пространство, — начиная от легендарного «Спутника-1» и заканчивая зондом Stardust, собиравшим космическую пыль, — готовы к тому, чтобы пользователь Celestia повторил исторические экспедиции или совершил новые, не менее увлекательные путешествия вместе с уникальными произведениями инженерной и конструкторской мысли (рис. 7).

Нельзя не отметить и продуманный интерфейс программы. Система закладок позволяет сохранять интересные моменты собственных космических путешествий, встроенный браузер помогает легко ориентироваться среди тысяч объектов и в считанные секунды «перелетать» от одной планеты к другой, а тщательно прорисованные трехмерные модели зондов и планет лишь усиливают впечатления о виртуальных космических полетах.

Время скоротечно, но это утверждение справедливо лишь к явлениям, соразмерным с продолжительностью нашей жизни. Вселенная существовала миллиарды лет до нас и, вероятно, будет еще долго существовать после нашего исчезновения. Но за тот срок, что человечество изучает космическое пространство, удалось разгадать лишь мизерную часть тех тайн, что скрывают далекие галактики и мириады солнечных систем. Что ж, пока мы еще являемся жителями планеты Земля, наука о звездах будет развиваться и позволит нам лучше понять мир, а значит — и себя. А соответствующие программные продукты помогут нам в этом увлекательном занятии.