2009-01-06   Repülés

Még magasabbra – űrszimulátor

Martin Schweiger a londoni University College Centre for Medical Image Computing részlegének szenior kutatója. Cikkei és előadásai zöme az optikai tomográfia témaköréből kerülnek ki, de valószínűleg ennél sokkal többen ismerik arról, hogy ő az ORBITER űrszimulátor megalkotója.

Az Orbiter egy ingyenes, nem nyílt kódú szimulátor, amely azonban moduláris felépítésű és a Miscrosoft Flight Simulatorhoz (FS) hasonlóan szabadon készíthetők hozzá kiegészítések. Az ugyancsak űrszimulátor kategóriába tartozó Celestia programtól eltérően az Orbiter nem elsősorban csillagászati ismeretek megszerzésére alkalmas, hanem egy nagyon precíz fizikai modellre felépített űrhajó-szimulátor. Hasonló a GoogleMap – FS páros: a Celestia a Google Mapnak felel meg, az Orbiter pedig az FS-nek. Természetesen az FS-ben is nagy hangsúlyt fektetnek a külvilágra, a sceneryre – ennek megfelelően az Orbiterben is csodálatos látványt nyújt, amikor Európa felett a kékes légkör mögül bukkan fel a nap, vagy amikor az Europa holdat megkerülve nyomasztóan nehezedik ránk a fél égboltot lefedő Jupiter.

A programban jelenleg a Naprendszert lehet bejárni, illetve fejlesztők alternatív – hipotetikus – naprendszereket is létrehoztak a mienk helyett. Csillagközi utazás nem támogatott, nincs is igazán letesztelve, hogy mi történne a Naptól nagyon nagy távolságra, de bizonyos információk szerint a program egyre megbízhatatlanabbá válna. A modell a newtoni fizikán alapul, azaz a relativisztikus hatások nem jelentkeznek, ezért elvben nem kizárt a fénysebesség meghaladása, de a program ezen a téren sincs kitesztelve, mivel az ilyen típusú – irrealisztikus – használat sosem volt cél. Az FS-hez hasonlóan kipróbálhatunk jelenlegi és történelmi repüléseket (Holdraszállás expedíciók, Hubble űrteleszkóp kihelyezése, javítása stb.) és ehhez használhatjuk a valaha is létezett űreszközöket (űrsiklók, Nemzetközi Űrállomás, Mir Űrállomás, különböző szállítórakéták és szállított eszközök…). Ezen kívül azonban – és ez az FS-ben már kevésbé van jelen – használhatunk hipotetikus, futurisztikus űreszközöket is, amelyek ugyan nem léteznek, de amelyekhez hasonlók minden bizonnyal meg fognak jelenni, ahogy az anyagtechnika, a hajtóművek fejlődnek. Bővítőcsomagban a 2001 Űrodisszea teljes űrjármű-arzenálja letölthető az előkészített scenáriókkal.

A program telepítése nagyon egyszerű – az alapverzió egy 62 MB-os zip file (tömörítetlenül 144 MB), amit akárhova ki lehet csomagolni. A program „barátságos”, azaz nem piszkál bele se más könyvtárakba, se a registry-be. Akár több installáció is lehet egyszerre a gépen, ami nem is rossz stratégia az újonnan letöltött bővítmények tesztelése esetén! Már így is belevághatunk a játékba, de érdemes letölteni még legalább a planéták nagyobb felbontású textúráját tartalmazó 70 MB-os zip filet, sőt ezen felül a Föld (77 MB) és a Mars (161 MB) Level 10 felbontású csomagjait. Az Orbiter önnmagában nem tartalmaz semmilyen hangcsomagot ezért mindenképpen érdemes feltenni Daniel Polli Orbiter Sound 3.0 csomagját, amely exe file-ként tölthető le (11 MB). Csak az Orbiter könyvtárhoz ad hozzá file-okat – még csak nem is ír felül egyet sem. Ha már Dan weboldalán járunk, akkor letölthetjük hipotetikus űrhajójának, a Delta Glidernek a III-as csomagját, ami szintén exe file (8 MB), és hasonlóan „barátságos”, mint az eddigi csomagok. Érdekes adalék, hogy Dan az FS Passengers programozója is. A „Best Programmer for Orbiter 2004” és a „Best Sci-Fi Addon Award 2004” díjak tulajdonosa.

Hármas randevú és űrséta az Europa hold körül

Egy FS-re méretezett számítógép tökéletesen fog működni az Orbiterrel, az elérhető képernyőfrissítési frekvencia valószínűleg jóval nagyobb lesz még akkor is, ha a legjobb felbontású textúrákat alkalmazzuk. Természetesen a grafikus kártya 3D képességén itt is sok múlik. Több képernyőt esetleg ki lehet használni, bizonyos bővítmények képesek külön ablakban futni és ezek száma várhatóan folyamatosan nőni fog. Valójában még joystickre sincs szükség – bár légkörrel rendelkező égitestről való fel- és leszálláskor sikló típusú űreszközök esetén jól jön, de a légkörön kívül teljesen felesleges. Mivel itt a légkör fékező, súrlódó hatása nem jön számításba, a joystick bármilyen kicsi akaratlan elmozdulása, vagy pontatlansága komoly problémához vezethet. A billentyűzeten mindenesetre legyen külön numerikus és kurzor pad, e nélkül igen nehéz játszani az Orbiterrel!

Ha valaki azt hinné, hogy az installálás után csak be kell ugrani egy űrhajóba és feltolni a gázkart, akkor elég nagyot csalódhat! Persze az FS-sel sem volt könnyű, ott is rá kellett döbbenni egy-két nem egészen triviális dologra és a komolyabbak évekig tanulják a repülőgépek vezetését. Nos az Orbiterrel sincs másképp! A három dimenzió talán nem tűnik ijesztőnek egy repülőgép-szimulátorosnak, de ahogy eltűnik a légkör, hirtelen minden máshogy lesz. Hamar rádöbbenünk, hogy alapvetően kétféle mozgás van: a lineáris (transzlációs) és a forgó (rotációs). Ha a hajtóművek által szolgáltatott erő eredője az űreszköz tömegközéppontján halad keresztül, akkor az eszköz a hajtóművek működése alatt lineárisan gyorsul, utána azonban „nyugalomba” kerül – legalábbis abban az értelemben, hogy a benne utazó csak valamiféle önkényesen kiválasztott referenciarendszerhez képest észlel elmozdulást, de feltételezheti, hogy önmaga nyugalomban van, és amazok mozognak. Más esetben azonban az űreszköz forgásba kezd (bólintás, legyezés és csűrés kombinációi) és ez a forgás bizony egyértelmű és általában igen zavaró lesz az erőhatás abbamaradása után is. Igen küzdelmes lesz a forgás megszüntetése. Szerencsére minden eszközön automatikus rotáció-leállító automatika van, amely a fúvókák irányított működtetésével elég hatásosan állítja le a forgást (hogy örültek volna valami ilyesminek az oroszok, akiknek hatalmas gondot okozott a leszállás során a bepörgő kabin stabilizálása!).

Ez azonban csak az alap. Rá kell döbbenni, hogy egy bolygó, vagy a Nap körül keringve egyáltalán nem könnyű egy megcélzott másik űreszközt (vagy planétát) elérni. Megdöbbentő, hogy sebességet növelve esetleg nem csökken, hanem nő a köztünk lévő távolság. Vagy az, hogy hiába körözünk egy magasságban, ha a pályáink nem esnek egy síkba – a randevúzás ilyenkor annyi üzemanyagba kerülhet, mint amennyit körpályára álláshoz felhasználtunk. A newtoni fizika alaptörvényeinek és bizonyos trükköknek az ismerete „életet menthet”. Persze ha akarjuk, akkor választhatjuk a „soha el nem fogyó üzemanyag” opciót, a „végtelen G” tűréshatárú űrhajót és személyzetet, de ez nem valami fair játék így. Várjuk ki a megfelelő időpontot (ablak) a szükséges műveletekhez és törekedjünk a legkisebb üzemanyag-fogyasztású megoldásokra! Ha szükséges, használjuk fel a Jupiter hatalmas gravitációját egy parittyaművelethez, hogy kevesebb üzemanyaggal jussunk el a távolabbi bolygókhoz, vagy akár épp a Jupiter légkörét egy óvatosan végrehajtott „airbrake” művelethez, hogy a fékezésre a lehető legkevesebb üzemanyagot kelljen fogyasztani (lásd 2010 Űrodisszea). Hatalmas tűzbuborékban fogunk átszáguldani a légkörön, de ha jól terveztünk, akkor se nem égünk hamuvá, se nem présel minket halálra a hatalmas lassulási erő.

Ha minden sikerül, akkor nekiállhatunk az utolsó művelethez, a leszálláshoz, vagy a másik űreszközhöz való csatlakozáshoz. Elegendő légkör és megfelelő siklóképességű űrhajó esetén a leszállás egész ismerős lehet egy repszimesnek, bár az ILS meredeksége 20 fokosnál is nagyobb lehet (az űrsikló inkább egy téglához hasonlít, mintsem egy csúcskategóriás vitorlázógéphez)! Légkör nélkül a rakétahajtóművek elengedhetetlenek, bolygóra való leszálláskor a „hover” (lebegtető) hajtóművek nélkül semmire se megyünk (nos itt a jó öreg Space Shuttle nem fog bejönni). Ilyenkor az IDS (nem meglepően Instrumental Docking System) segít majd minket – megint csak lesz egy-két meglepetés az ILS-hez képest, bár még a frekvenciák is hasonlóak. A NAV és Transponder frekvenciákat itt is használjuk tájékozódásra, jobb eszközök (Delta Glider III) nagy hatótávolságú FM radarral is el vannak látva.

Mindezek a műveletek nem megvalósíthatóak fedélzeti számítógépek nélkül. Ezek a Multifunction Display-ek (MFD) a repülőgépek FMC-jének felelnek meg. Aki repülőgép-szimulátorban programozott már FMC-t, annak nem lesz meglepő, hogy egy-egy bonyolultabb művelet előtt bizony itt is hosszabban el kell piszmogni a fedélzeti számítógéppel. A két függetlenül működő MFD jelenít meg gyakorlatilag minden adatot, és ezeken tervezhetjük meg az előttünk álló lépéseket. Ehhez elég jól kell ismernünk a különböző képernyőket.

Mindezek után talán nem meglepő, hogy az Orbiter weboldalán ajánlott – a NASA Jet Propulsion Laboratory-jától elérhető „Az űrhajózás alapjai” című többszáz oldalas dokumentumot nem árt kéznél tartani. Természetesen találhatók tömörebb, a szimulátorhoz jobban kötődő összefoglalók is és ezt jelentősen segíti, hogy a leírásokhoz általában előkészített scenáriót (lásd FS „flight” file) adnak, sőt néhány esetben komplett rögzített repülést is on-screen magyarázattal. Mindezt a részletes Recording/Playback (Felvevő/Visszajátszó) funkció teszi lehetővé.

A repülőszimulátoros közösségekben nem igazán számít „kóser” megoldásnak az időgyorsítás, de az Orbiterben bizony kénytelenek vagyunk élni vele. Egy bonyolultabb pályamódosítás után akár éveket (de órákat, napokat gyakran) is kikapcsolt hajtóművekkel kell tölteni és ilyenkor bizony akár a tízezerszeres gyorsítás is jól jöhet! Természetesen bármikor el is menthetjük az adott szituációt és később ugyanott folytathatjuk a missziót, ahol abbahagytuk. Mivel itt igen fontos lehet a különféle űreszközök találkozója, ezért a Scenario Editorral részletesen megtervezhetjük, hogy a különböző űreszközök (Űrsikló, űrállomások stb) honnan is kezdjenek (bolygók, holdak, repterek) és hogyan mozognak? Bármikor átülhetünk az egyik eszközből a másikba, így komplex űrtalálkozókat rendezhetünk (magunkkal), vagy bonyolult űrállomás-építkezésbe foghatunk.

Az Orbiter installálása során sok az FS-ben is megtalálható fogalommal találkozunk, bár ezek jelentése néha kissé eltér a megszokottól. A különféle textúrák itt is egyrészt az űreszközök festését jelentik, de ezek borítják az égitesteket is. A mesh azonban itt nem a domborzatot jelenti, hanem a 3D-s objektumok formáját – azaz az űreszközök, épületek rendelkeznek (a textúra alatt) mesh-sel. Az égitestek domborzata az Orbiterben eléggé kidolgozatlan. FL340-en már az FS-ben sem volt ennek túl nagy jelentősége, itt még kevésbé, bár le- és felszálláskor tényleg eléggé sivár tud lenni a táj. Úgy látom, hogy vannak itt lehetőségek, de kevés ilyen kiegészítőt találtam.

Ide tartozik az az információ is, hogy a jelenlegi verzióban maguk az űreszközök is „áthatolhatók”, azaz simán át tud repülni karambol nélkül az egyik a másikon. Csupán a dokkolási, csatlakozási pontok „szilárdak”. Azt hiszem, hogy ennek a megváltoztatása igen komoly változtatást igényelne az Orbiter belső moduljában – de valójában ez a „hiány” nem is okoz különösebb problémát a program rendeltetésszerű használata során. A talaj azonban igen kemény, ne próbáljunk meg durván leszállni, mert bár látványos effektek nem fogják kísérni a műveletet, de a hajónk használhatatlanná válik és az utasok sem fogják túlélni a dolgot!

Keringés a Föld körül Daniel Polli Delta Glider űrhajójával
A panel két szélén a két Multifunction Display (MFD)

Nagy kár, hogy az Orbiter végeredményben „egyszemélyes” játék. A multiplayer funkció megvalósítására történtek próbálkozások, de ismereteim szerint nincs tényleg használható megoldás. Talán nem triviális első pillanatban, hogy az FS-ben használt megoldások itt „mennyiségi” eltérések miatt nem használhatóak. Terheltebb hálózat esetén az FS-ben is elég idegesítő tud lenni a többi repülő egyenetlen, néha ugráló mozgása. Nos, képzeljünk bele abba a szituációba, ahol egyrészt egyetlen fix pont sincs (maguk az égitestek is haladnak, forognak), valamint a sebességek is sok nagyságrenddel nagyobbak, mint a repülőgépek esetén. Az időzítés problémájából eredő pontatlanságok itt nem méterekben, hanem kilométerek tucatjában, esetleg százában lennének mérhetők. Mindemellett már csak azért sem lehet több felhasználót szinkronizálni, mivel ebben a játékban az időgyorsítást gyakran kell használni, hiszen egyébként még egy Föld-Hold utat sem lehetne egy hétvégén lejátszani.

Összességében úgy látom, hogy az Orbiter a Flight Simulatorhoz mérhető – ráadásul teljesen ingyenes – szimulátoros játék. A több szereplő hiányát valamelyest pótolja a több űreszköz párhuzamos használatának lehetősége, valamint annak az élménynek a meglepően jó minőségű szimulációja, amit a valóságban alig 500 ember tapasztalhatott meg eddig az emberiség egész történelmében. Ha mindehhez hozzátesszük, hogy az Orbiter kitűnő eszköz lehetne a fizikaoktatásban, akkor tényleg csak buzdítani tudok mindenkit, hogy próbálja ki!

Olvasni- és néznivalók

,
X-Aknák - az igazság nem odaát van!