Ab ins All

Die 3D-Galaxie mit Celestia

01.07.2005
Der Weltraum, unendliche Weiten, aber eindeutig zu teuer für einen Kurzurlaub! Sollten auch Sie zu den Menschen gehören, die sich in absehbarer Zeit keinen Trip zum Mond leisten können, probieren Sie Celestia. Das Programm holt Ihnen die Galaxie nach Hause – gratis und in 3D.

Schweben Sie über der Raumfähre ISS, während sich unter Ihnen die Erde ruhig dreht. Beobachten Sie aus nächster Nähe, wie die Sonde Cassini die Ringe des Saturns passiert. Besuchen Sie den äußersten Rand der Galaxie oder unternehmen Sie eine Kaffeefahrt auf klingonisches Territorium (Abbildung 1): Das und noch mehr leistet Celestia.

Abbildung 1: Die Galaxie von Celestia ist beliebig erweiterbar. So treffen Sie in weit entfernten Sonnensystemen auch bekannte Aliens aus dem Fernsehen, wie die Klingonen oder die Borg.

Chris Laurel entwickelte das Programm 2001, um die Galaxie räumlich durchqueren und zugleich erforschen zu können. In den folgenden Jahren verfeinerten unzählige Freiwillige Celestia über das Internet. Mittlerweile gehört es zur raren Sorte jener Software, die einen pädagogischen Wert besitzt und zugleich äußerst unterhaltsam ist. Celestia macht wirklich Spaß und wächst zudem ständig. Die Galaxie im Computer erweitern Sie um reale Raumsonden, ferne Sonnensysteme und Raumschiffe fremder Spezies und versehen ausgewählte Planeten mit detaillierten Oberflächen. Die Addons laden Sie einfach aus dem Netz herunter. Unter anderem steht der komplette Weltraum-Fuhrpark aus dem Film 2001 -- Odyssey im Weltall zum Download bereit. Fortgeschrittene Nutzer entwerfen eigene Planeten oder fiktionale Systeme. Sie können Celestia in der Schule einsetzen oder zu Lehrzwecken eigene Routen durch die Galaxie entwickeln, die dann als Demo abspielbar sind.

Der Countdown läuft…

Einschränkungen gibt es für Celestia leider schon: Ohne 3D-Beschleunigung macht das Programm wenig Spaß. Die Planeten ruckeln durch das Bild und die Raumstationen sehen blass aus. Ihr Rechner muss also ein wenig Rechenleistung mitbringen: 512 MByte RAM sollten es schon sein, eine Grafikkarte mit mindestens 64 MByte Speicher ist ebenso angebracht. Auch der passende 3D-Treiber für Ihre Grafikkarte darf nicht fehlen. Das ist mitunter nicht ganz trivial, aber es gibt im Internet Artikel, die Hilfe zum Thema anbieten[1].

Nun geht es los. Installieren Sie unter Suse, Mandrake und Fedora einfach über die jeweiligen Paketmanager die Celestia-Pakete der Version 1.3.2. Die RPMs finden sie über eine RPM-Suchmaschine (http://rpm.pbone.net) oder auf der Heft-CD. Fedora-Nutzer benötigen zusätzlich das Paket gtkglext-1.0.6. Zwar steht auf allen Celestia-Versionen die selbe Versionsnummer, doch gibt es zwischen den Distributionen graduelle Unterschiede. Die Werkzeugleiste sieht unter Fedora Core 3 anders aus als unter Suse, die Tastenkombinationen sind aber gleich. Mandrake 10.2 hebt sich positiv hervor, weil das Programm offensichtlich ins Deutsche übersetzt wurde – offiziell gibt es die deutschen Sprachpakete nur für Win32-Systeme. Etwas aus dem Rahmen fällt Debian. Für das Woody-Release existiert nur eine ältere Celestia-Version (1.2.2), die nicht alle hier besprochenen Features mitbringt, um sie zu holen, fügen Sie als Root mit einem Editor folgende Zeile in die Datei /etc/apt/sources.list:

deb     http://ftp.debian.org/↩
debian woody main

Eine brandneue, aber scheinbar noch nicht völlig ausgereifte Version (1.3.3) erhalten Sie, wenn Sie in die selbe Datei folgenden FTP-Server eintragen:

deb     http://3demi.net/↩
debian debs/ ./

Im Test erwiesen sich die Menüleisten weitgehend als unbrauchbar, die Tastaturkürzel funktionierten aber uneingeschränkt. Die Version ist auf Sarge- und Sid-Nutzer zugeschnitten und benötigt ebenfalls die 3D-Beschleunigung.

Ein weiterer Unterschied liegt in den Installationsorten für Celestia: Unter Debian und Fedora Core 3 liegen die Celestia-Dateien in /usr/share/celestia, in Mandrake 10.2 finden Sie die Verzeichnisse in /usr/share/apps/celestia und Suse installiert Celestia nach /opt/kde3/share/apps/celestia.

Scotty, beam uns rauf!

Nach Abschluss der Installation drücken Sie [Alt] und [F2] und geben celestia ein, um das Programm zu starten. Celestia beginnt mit einem Schwenk an der Sonne vorbei zur Erde. Die Steuerung erfolgt über Menüs oder Tastenkombinationen, wobei die Tastenkombinationen komfortabler sind. Über den Menüpunkt Settings und Configure Shortcuts richten Sie Ihre persönlichen Tastenkürzel ein. Um einen ersten Eindruck von Celestia zu erhalten, drücken Sie zunächst [D]. Eine Demo startet, die eindrucksvoll einige der Features von Celestia vorführt. Lehnen Sie sich zurück, und genießen Sie den Trip durch das Sonnensystem. Ein Eingreifen ist möglich. Wenn Ihnen beim Umkreisen ein Planeten zu nahe oder zu fern erscheint, ändern Sie mit [.] und [,] das FOV (Field of View) und zoomen den Planeten heran oder weg. Ist Ihnen des All zu finster, können Sie es mit [Alt Gr] und [{] beziehungsweise [}] erleuchten oder verdunkeln. Letzteres kommt der Realität natürlich näher: im All ist es zappenduster. Auf diese Weise lernen Sie – während die Demo läuft – ein paar wichtige Grundeinstellungen kennen.

Fly me to the moon…

Am Ende der Vorstellung landen Sie wieder im Erdorbit. Nun wird es Zeit, einmal selbst das Steuer in die Hand zu nehmen. Wie wäre es mit einem Kurztrip zum Mond? Drücken Sie [Eingabe]. Im Hauptfenster öffnet sich ein transparenter Bereich. Während Sie die Buchstabenkombination Mo eintippen, werden mehrere Alternativen zur Auswahl gestellt. Mit jedem zusätzlich eingegebenen Buchstaben verringern sich die Wahlmöglichkeiten. Drücken Sie [Tab], wird das Wort Moon automatisch vervollständigt. Bestätigen Sie Ihre Auswahl erneut mit [Eingabe]. Oben links auf dem Bildschirm steht nun das Wort Moon, denn in Celestia tragen die Himmelskörper englische Namen. Darunter finden Sie zusätzliche Informationen zum Reiseziel. Wie weit ist es dorthin, wie groß ist der Radius des Körpers und wie lang ist ein Tag dort. Doch wie kommen Sie nun zum Mond? Einfach [G] eingeben, das Tastaturkürzel für Goto, und die Reise beginnt. Unten rechts steht nun Follow Moon, was bedeutet, dass Sie sich in einem Orbit über dem Mond befinden.

Noch passiert nicht viel: der Mond steht da wie angewurzelt. Sollte er nicht eigentlich rotieren? Macht er ja, allerdings so langsam, dass Sie es kaum wahrnehmen. Die Zeitangabe unter dem Datum rechts oben steht auf Real Time, also Echtzeit. Glücklicherweise richtet sich die Zeit in Celestia nach Ihren persönlichen Wünschen. Drücken Sie mehrmals nacheinander [L], werden Sie feststellen, wie sich der Mond langsam zu drehen beginnt. Die Anzeige Real Time verändert sich, und mit etwas Glück ziehen im Hintergrund Erde und Sonne gemächlich ihre Bahnen. Durch mehrmaliges Betätigen der Taste [K] läuft die Zeit wieder langsamer. Um einmal die dunkle Seite des Mondes zu sehen, greifen Sie zur Maus. Halten Sie die rechte Maustaste gedrückt, während Sie die Maus aufwärts oder abwärts ziehen. So rotieren Sie in beliebiger Richtung um den Mond herum. Das funktioniert auch mit Raumsonden und anderen Flugkörpern.

Is there Life on Mars…

…fragte sich David Bowie schon in den 70ern. Schauen Sie am besten selbst nach – in Ihrem virtuellen Raumschiff. Stellen Sie mit [Shift] und [!] die aktuelle Zeit ein, wechseln Sie mit [K] und [L] in den Real Time-Modus zurück. Drücken Sie dann [Eingabe], um den Mars als Ziel zu definieren. Fliegen Sie die Strecke einmal unter ansatzweise "realistischen" Bedingungen, um einen Begriff von den Entfernungen im All zu erhalten. Mit der Standardgeschwindigkeit heutiger Weltraum-Vehikel von circa 28000 km/h würde der Flug jedoch sieben Monate dauern, also fliegen Sie am besten mit Lichtgeschwindigkeit. Bevor Sie Ihren Zielort eingeben, noch eine Bemerkung: Befinden Sie sich in Sonnensystem A, suchen aber ein Objekt in Sonnensystem B, müssen Sie eine Pfadangabe zu diesem Objekt vornehmen. Um also den Mars zu besuchen, tippen Sie Sol/Mars ein. Um den Marsmond Phobos zu sehen, benutzen Sie als Pfadnamen Sol/Mars/Phobos (Abbildung 2).

Abbildung 2: In den transparenten Bereich tippen Sie das Ziel Ihrer Reise ein. Mit der Tabulator-Taste lassen sich die Namen der angewählten Planeten vervollständigen, mit Eingabe und dann G machen Sie sich auf den Weg.

Geben Sie nun Ma für Mars ein. Erneut erscheint eine Auswahl von Planeten, die auf die selben Anfangsbuchstaben hören. Vervollständigen Sie Ihre Wahl mit [Tab], und bestätigen Sie mit [Eingabe]. Dann drücken Sie [C], um den Mars zu zentrieren und anschließend [F] für Follow. Mit der letzten Option sorgen Sie dafür, dass Sie den Mars während ihres Fluges nicht aus den Augen verlieren: Der Planet bewegt sich schließlich ständig. Starten Sie durch und beschleunigen Sie mit [F4] direkt auf Lichtgeschwindigkeit. Unten links sollte nun 1.000 c stehen. Sie können natürlich auch allmählich beschleunigen, indem Sie einfach mehrmals [A] betätigen. Mit [Q] kehren Sie indes die Flugrichtung um.

Zu sehen ist auf der Reise eigentlich nichts. Trotz Lichtgeschwindigkeit dauert der Flug etwa 20 Minuten. Die Sterne, auf die Sie zufliegen, verändern sich nicht. Nur die Distance-Anzeige in der Maßeinheit AU (Astronomical Units) oben links versichert Ihnen, dass Sie tatsächlich auf dem Weg zum Mars sind. Eine AU beträgt übrigens circa 150 Millionen Kilometer, die Entfernung zwischen Sonne und Erde. Während des Flugs können Sie einige weitere Features von Celestia probieren. Mit [Shift] und [/] schalten Sie die Sternbilder (Constellations) an und aus, mit [Shift] und [=] aktivieren Sie die dazugehörigen Beschriftungen. Schließlich zeigt Ihnen [Shift] und [&], wie die vielen Krater auf dem Mars heißen und wo welche Städte auf der Erde liegen. Mit [O] schalten Sie die Orbits von Planeten, Satelliten und Kometen ein und aus. Welche Orbits Sie dabei konkret betrachten wollen, bestimmen Sie über Settings und den Menüpunkt Configure Celestia.

Wenn Sie sich dem Mars schließlich annähern, sollten Sie Ihre Fluggeschwindigkeit bei etwa 1.000.000 km Entfernung mit [Z] zu drosseln beginnen oder sie mit [S] komplett auf Null setzen, um nicht mit dem Planeten zu kollidieren. Um in einer fixen Höhe über dem Mars zu schweben, drücken Sie [Alt] und [L] und tragen den gewünschten Wert bei Altitude ein. Durch einen Klick auf Apply setzt sich das Raumschiff in Bewegung und schwenkt in einen Orbit in der eingetragenen Höhe.

Sonden sondieren

Neben bekannten und unbekannten Planeten und Asteroiden fliegen mittlerweile viele menschengemachte Gerätschaften durch das All, so die Saturnsonde Cassini-Huygens[2]. Sie startete am 15. Oktober 1997 von der Erde und bewegt sich momentan auf einer Umlaufbahn zum Saturn. Mit Celestia können Sie die Sonde nicht nur besuchen, sondern auch ihren kompletten Weg von Anfang bis zum Ende rekapitulieren. Stellen Sie zunächst mit [Shift] und [!] wieder das aktuelle Datum ein, drücken Sie [Eingabe] und tippen Sie Cassini. Bestätigen Sie mit [Eingabe] und begeben Sie sich mit [G] auf die Reise zur Sonde. Die taucht sofort auf, wo aber ist der Saturn? Um den Planeten in den Hintergrund zu holen, drehen Sie entweder die Sonde mit der rechten Maustaste in den richtigen Winkel zum Saturn oder rufen Sie über [Eingabe] den Saturn auf und drücken abschließend [Shift] und [C]. Der Planet erscheint im Hintergrund, ohne dass die Sonde aus dem Blickfeld gerät.

Nun spielen Sie ein wenig mit der Zeit. Mit [L] beschleunigen Sie den Ablauf, mit [J] kehren Sie den Lauf der Zeit um. Das Minuszeichen vor der Zahl oben rechts erscheint, wenn Sie sich rückwärts durch die Zeit bewegen. Drehen Sie die Uhr bis zum 01.07.2004 zurück und entschleunigen Sie die Bewegung wieder. Nun können Sie zuschauen, wie die Sonde den Saturn in großer Nähe passiert (Abbildung 3). Wenn Ihnen der Anblick gefällt, erzeugen Sie einfach einen Bookmark mit [Alt] und [B]. Beim späteren Aufruf des Bookmarks wird exakt diese Situation wiederholt. Nun kehren Sie zum 15.10.1997 zurück, dem Starttermin der Sonde. Sie fliegen eine Weile in hoher Geschwindigkeit rückwärts durch das All, bis kurz vor dem Starttermin im Hintergrund die Erde erscheint. In dem Augenblick verschwindet die Sonde plötzlich. Celestia ist insofern realistisch, dass Sie die meisten Sonden nur dann sehen, wenn sie tatsächlich unterwegs sind. Das gilt ebenso für andere Objekte wie die MIR oder die ISS. Ist die Zeitangabe verkehrt, suchen Sie vergeblich. Erst im Laufe des 15.10. taucht die Sonde unvermittelt aus dem Nichts im Orbit der Erde auf.

Abbildung 3: Am 01.07.2004 passierte die Sonde Cassini-Huygens den Saturn. Seien Sie mit Celestia live dabei. Dabei können Sie die Zeit in beliebiger Geschwindigkeit vorwärts und rückwärts ablaufen lassen.

Map to the stars

Wo Sie gerade in der Nähe der Erde sind: Vielleicht haben auch Sie sich schon einmal gefragt, wo sich wohl die internationale Raumstation ISS zur Zeit befindet? Da hilft das Celestia-Planetarium. Mit ein paar Tastaturkürzeln landen Sie auf der Erde oder einem anderen Objekt und richten dort Ihr privates Planetarium ein.

Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Erde und wählen Sie Follow aus. Stellen Sie die Zeit ein, zu der Sie den Abendhimmel betrachten wollen, und drücken Sie [Space], um diesen Zeitpunkt einzufrieren. Mit [ALT] und [L] legen Sie nun den Standort Ihres Planetariums fest. Berlin ist als einzige deutsche Stadt vertreten: Geben Sie also als Objekt Berlin ein. Nun holen Sie noch die korrekten Koordinaten aus dem Wikipedia-Eintrag zu Berlin. Die Stadt liegt in 52.3100 Grad Nord (N) und 13.2340 Grad Ost (E): Tragen Sie diese Werte ein. Bei Altitude legen Sie zum Beispiel 3000 km fest und klicken dann auf Apply, wodurch sich das Raumschiff zu den angegebenen Koordinaten bewegt. Suchen Sie die Himmelsrichtung aus, in die Sie von der Erde aus blicken möchten und drehen Ihr Raumschiff in diese Richtung (Abbildung 4). Mit [Strg] und [G] leiten Sie schließlich die Landung auf der Oberfläche ein. Um die Sterne zu sehen, schalten Sie mit [Strg]+[Shift]+[A] die Atmosphäre aus und mit [I] die Wolken ab. Vergleichen Sie nun den realen Sternenhimmel mit den Daten Ihres Planetariums, lernen Sie die Sternbilder kennen und beobachten Sie Satelliten.

Um Ihre eigene Stadt zu ergänzen, wechseln Sie in das Data-Verzeichnis von Celestia. Die Datei world-capitals.ssc müssen Sie als Root bearbeiten – zu Testzwecken soll hier einmal die Stadt München eingetragen werden:

Location "Munich" "Sol/Earth"
{
LongLat [11.3428 48.0823 0]
Importance 365.00
Type "City"
}

Die Angaben zum Längen- und Breitengrad stammen aus der Wikipedia, die Importance bestimmt, wie sichtbar eine Stadt vom Weltall aus ist. Peking ist als große Stadt auch aus großer Entfernung sichtbar, für München muss man näher an den Planeten heran fliegen. Je größer der Wert, desto präsenter ist die Stadt.

Abbildung 4: Tragen Sie Ihre Heimatstadt in die Datei world-capitals.ssc ein. Dann können Sie die Stadt mit ein paar Tastenkürzeln in Ihr persönliches Planetarium verwandeln und den Sonnenuntergang gleich doppelt erleben.

Urlaubsgrüße vom Todesstern

Zusätzlich zu den Standardfunktionen existieren im Internet zahlreiche nützliche und unterhaltsame Addons. Da wären zunächst die Touren, die Sie unter dem Link Skripte hier [3] finden. Sie funktionieren analog zur Demo. Eine kleine Animation läuft ab – meist zu einem einzelnen Planeten – während Texte mit Hintergrundinformationen eingeblendet werden. Um die Demo abzuspielen, entpacken Sie die Dateien und verschieben sie in die passenden Verzeichnisse. Dateien aus einem Texture-Ordner kommen in den entsprechenden Texture-Ordner von Celestia, Dateien mit der Endung *.cel landen – wie die demo.cel – im Celestia-Hauptverzeichnis. Öffnen Sie die neuen Touren über den Menüpunkt Open.

Die zentrale Sammelstelle für Addons ist die Motherload-Seite [4]. Hier finden Sie – leider in englischer Sprache – real existierende und fiktive Planeten, bessere Oberflächentexturen, futuristische Raumfähren, Sonden und allgemeine Hilfestellungen. Haben Sie Probleme mit den Addons oder einfach Fragen zu einem Celestia-Thema, suchen Sie das Shatters-Forum[5] auf, in dem sich Celestia-Begeisterte treffen und Informationen austauschen.

Die Installation der Motherload-Addons funktioniert meist problemlos. Ein Beispiel: Laden Sie unter der Rubrik Fictional/Star Wars das Addon Tatooine, Endor and first Death Star von Thomas Guilpain herunter, und entpacken Sie es in ein gleichnamiges Verzeichnis. Rufen Sie mit kdesu konqueror ein zweites Browserfenster im Root-Modus auf. Navigieren Sie in das Celestia-Verzeichnis, und kopieren Sie die entpackten Dateien dort hinein. Die ssc-Datei aus dem Ordner Extras kommt in den Ordner Extras von Celestia und so weiter.

Drücken Sie nach einem Neustart von Celestia [Eingabe], tippen Sie Rho CrB/Endor/Death Star und machen Sie sich mit G einen Abstecher zum Todesstern. Doch Vorsicht: Hüten Sie sich vor seinem tödlichen Todesstrahl! Wenn Sie nicht wissen, wo sich ein nachinstalliertes Objekt versteckt, müssen Sie mit [ALT] und [C] den Celestial-Browser aufrufen und die Option With Planets ankreuzen. Durchsuchen Sie die Sonnensysteme in diesem Fall manuell nach Planeten oder Raumschiffen (Abbildung 5). In der Celestia-Version für Fedora Core 3 müssen Sie das Internet zu Rate ziehen. Es gibt keine Möglichkeit, ohne Vorwissen den Aufenthaltsort von Endor und Co. herauszufinden. Möglicherweise helfen auch Hinweise in der ssc-Datei des Addons oder Sie studieren die beiliegenden README-Dateien. Auf Motherload finden Sie viele weitere Addons, wie die Discovery aus Kubricks Film 2001, das Raumschiff Enterprise oder den Heimatplaneten der Borg.

Abbildung 5: Über den Celestial-Browser finden Sie die Raumschiffe und Planeten, die Sie über die Addons installiert haben. Einige fiktionale Raumschiffe und Planeten wurden von den Machern in sehr abgelegenen Sonnensystemen deponiert.

Zurück aus der Zukunft

Die Basis-Version von Celestia kommt mit "nur" 100.000 Sternen. Weitere zwei Millionen Sterne laden Sie über das Internet herunter [6]. Die Sterne in Celestia sind keine gemalten Punkte: Sie können jeden einzelnen besuchen. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen beliebigen Stern und dann auf [G], um los zu fliegen. Besonders beeindruckende Ereignisse lassen sich auch "fotografieren". Mit [F10] erstellen Sie einen Screenshot und speichern ihn als png-Datei. Und noch ein Tipp zum Schluss: Egal in welchem Teil der Galaxie Sie landen, mit [H] und [G] kehren Sie von überall in unser nettes, kleines Sonnensystem zurück.

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