Les logiciels de simulation (2) / Mario Tessier -- Astronomie-Québec 2(6), novembre-décembre 1992, pages 27-29.
« Et pourtant elle bouge !». GaliléeAujourd'hui, nous continuons l'étude des logiciels de simulation que nous avons commencée dans la précédente chronique. Comme nous l'avons déjà vu, la simulation consiste à reproduire la dynamique d'un système quelconque grâce à l'utilisation d'un modèle mathématique. Dans le cas qui nous intéresse, il s'agit évidemment des lois de la mécanique céleste, et notamment, de la loi de la gravitation universelle.
Rappelons brièvement les différents types de logiciel de simulation sur lesquels nous nous pencherons : 1) la simulation planétaire ou les "orrery", 2) la simulation d'amas stellaires, et 3) la simulation de véhicules spatiaux (satellites artificiels et sondes spatiales).
Simulation planétaire
Dans cette catégorie, nous retrouvons les logiciels dont la fonction consiste à simuler la ronde des planètes autour du soleil. Pour plusieurs amateurs, il s'agit de l'application la plus intéressante de ce type d'outil car elle vient compléter à merveille la faiblesse traditionnelle des logiciels de planétarium, où les étoiles et les objets de ciel profond recoivent plus d'attention que les objets planétaires.
Ces programmes offrent donc aux amateurs la possibilité de choisir un objet céleste (planète, comète, ou astéroide) et d'observer sa trajectoire autour du Soleil. Ils comportent la plupart du temps des fonctions d'animation permettant d'accélérer les mouvements, de dessiner l'orbite selon n'importe quel angle désiré, de montrer les positions héliocentriques, et de donner des informations factuelles (albédo, masse, densité, distance, etc.) sur les objets étudiés.
Toutefois, la sophistication de ce type de logiciel varie considérablement de l'un à l'autre. Par exemple, on trouve sur le marché des programmes dont l'interface rappelle les vieux planétaires mécaniques (Howington Orrery), en passant par des logiciels plus puissants (Solarsim) où l'on peut se placer à n'importe quel endroit du système solaire pour observer l'orbite des objets, jusqu'à la merveille des merveilles informatiques (Dance of the Planets) où l'écran nous offre une représentation out aussi réaliste qu'au télescope.
Dance of the Planets, à laquelle nous consacrerons éventuellement une chronique entière, constitue effectivement le bijou et le fer de lance de la simulation astronomique. Ses capacités de calcul en font un outil scientifique de premier ordre pour qui désire reproduire avec précision les mouvements planétaires. C'est un instrument fort utile pour l'amateur intéressé à l'archéo-astronomie, par exemple. Par ailleurs, son affichage VGA couleur, qui constitue son intérêt principal, offre des images numérisées des planètes dont le réalisme est à couper le souffle ! La palette de phénomènes astronomiques que Dance of the Planets peut reproduire, et cela avec un réalisme saisissant, est considérable : éclipse solaire et lunaire, occultation, conjonction et transit, anneaux planétaire et queue cométaire, etc.
Par contre, il possède quelques défauts qui amoindrissent nettement son utilité scientifique : 1) il ne génére pas de tables d'éphémérides, 2) son horloge (dont l'interface montre une version analogique !) est difficile à contrôler efficacement, 3) sa lenteur (bien compréhensible, d'autre part) nécessite sinon encourage l'utilisation d'un coprocesseur mathématique, et, 4) finalement, son prix prohibitif le met hors de portée de la bourse de nombreux amateurs.
TITRE : Animation du système solaire ORDINATEUR : IBM PRIX : 295 FB SUPPORT : Cartes CGA\EGA\VGA ADRESSE : Alphonse Pouplier ANNEE : 1991 DEMO DISPONIBLE COMMENTAIRE : Excellent programme réalisé en français par un astronome belge. On visionne les orbites des planètes selon l'angle désiré pendant que le programme affiche la date et la saison. L'affichage VGA offre une simulation très réussie. De plus, les éphémérides (coordonnées en ascension droite et déclinaison) en font un logiciel fort utile. En mode CGA, les planètes sont montrés dans les constellations zodiacales où elles se trouvent. TITRE : Dance of the Planets 2.5 ORDINATEUR : IBM PRIX : 195 $US EQUIPEMENT : 640 Ko RAM ; disque rigide et co-processeur math. recommandés SUPPORT : Souris ; cartes EGA\VGA ADRESSE : A.R.C. Science Simulations P.O. Box 1955S Loveland, CO 80539 TELEPHONE : (303) 667-1168 ANNEE : 1992 DEMO DISPONIBLE PRIX : 10 $ US RECENSION : Sky & Telescope, December 1989, p.642 RECENSION : Scientific American, September 1990 RECENSION : Astronomy, February 1990, p.97 RECENSION : Astronomy, May 1992, p.100-101. RECENSION : Sky & Telescope, June 1992, p.677 COMMENTAIRE : Montre les configurations planétaires de 999 av.JC jusqu'à 9999 ap.-J.C. 1300 comètes, 4100 astéroides, 1500 étoiles. Nécessite 1.3 Mo d'espace. Excellent. Recommandé. TITRE : Howington Orrery ORDINATEUR : IBM PRIX : 39.95 US POSTE : 5 $US SUPPORT : Cartes CGA\EGA\VGA ADRESSE : Zephyr Services ANNEE : 1991 COMMENTAIRE : Inclus soleil, planètes, Halley et Voyager I et II. Manuel. TITRE : Solarsim 1.1 ORDINATEUR : IBM PRIX : SUPPORT : Carte CGA ADRESSE : Interstel Corporation P.O. Box 57825 Webster, TX 77598 TELEPHONE : (713) 486-4163 ANNEE : 1985-1987 COMMENTAIRE : Excellent programme, malheureusement désuet, mais toujours utile. Dessine les orbites des planètes et de la comète de Halley (ainsi que des objets dont on définit les éléments orbitaux) selon n'importe quel point de l'espace et selon l'agrandissement désiré. Affiche également le ciel vu de n'importe quel objet du système solaire. Donne finalement une table d'éphémérides comprenant les coordonnées célestes en ascension droite et déclinaision, de même qu'en azimut et altitude. Superbe logiciel, dont l'interface est maintenant désuet mais qui ne possède toujours pas d'équivalent dans le monde IBM. Son plus proche compétiteur est Voyager pour ordinateur Mac. TITRE : Star Generation System 3.10 ORDINATEUR : IBM PRIX : 10 $US SUPPORT : Carte CGA\EGA\VGA ADRESSE : Geir Lanesakog P. O. Box 229 DeKalb, IL 60115 ANNEE : 1991 DEMO DISPONIBLE PARTAGICIEL COMMENTAIRE : Prix de base : 10 $US. Prix pour la version courante et la mise à jour : 20 $US. Génère aléatoirement ou sur demande des systèmes stellaires comprenant étoiles, planètes, satellites, ceintures d'astéroides. Le logiciel possède une valeur certaine valeur scientifique bien qu'il repose sur un plusieurs postulats invérifiables. TITRE : Visible Universe ORDINATEUR : IBM PRIX : 95 $US POSTE : 5 $US EQUIPEMENT : 512 Ko RAM ; 2 lecteurs SUPPORT : Souris ; cartes EGA\VGA 16 couleurs ADRESSE : Parsec Software 1949 Blair Loop Road Danville, VA 24541 TELEPHONE : (804) 822-1179 ANNEE : 1988 RECENSION : Sky & Telescope, March 1988 COMMENTAIRE : Version Standard : 95 $US. Version Professional : 195 $US (EGA et disque rigide). Manuel de 100 pages. 9 163 étoiles et 8 100 objets. Eclipse. Très bien fait. TITRE : Vistapro ORDINATEUR : IBM PRIX : 89.95 $US EQUIPEMENT : 640 Ko RAM ; disque rigide (3 Mo) SUPPORT : Cartes VGA\SVGA ADRESSE : Virtual Realities ANNEE : 1992 COMMENTAIRE : Permet de recréer des paysages en 3D grâce à des images fractales en 256 couleurs. On peut ajuster l'angle de la caméra, la longueur focale, l'agrandissement, etc. On peut assembler des séquences grâce à une fonction d'animation.
Simulation d'amas stellaires
Ce type de logiciel s'attache à décrire les mouvements de grands ensembles d'étoiles comme les amas ou les galaxies. Certains programmes sont des simulateurs gravitationnels comme Cluster ou Galaxy Collision, tandis que d'autres reproduisent seulement l'aspect visuel des constellations ou des amas comme Astro-3D et Cluster Builder.
Galaxy Collision constitue par ailleurs l'exemple parfait d'un bon logiciel de simulation. Son algorithme (ou liste d'instructions) est très simple puisque basé sur les formules de base de l'attraction gravitationnelle. En s'inspirant de cet algorithme, un amateur possédant quelques notions de programmation saura rédiger sans grandes difficultés le logiciel qui en découle. Il aura ainsi sous la main un court programme susceptible de donner des performances comparables aux superordinateurs -- du moins, de façon qualitative ! En effet, alors que les astrophysiciens utilisent des ordinateurs très puissants afin de simuler quantitativement le mouvement de millions d'étoiles, l'amateur, lui, peut se contenter d'une approximation en ne se servant que d'un millier d'objets s'il ne désire qu'une représentation visuelle du résultat. Des simulations de moins d'une heure lui montrera alors divers types de galaxies que les astronomes commencent seulement à recenser : spirales inversées, ponts de matière, anneaux d'étoiles, etc.
Les logiciels GalaxCrash ne sont que des versions plus ou moins sophistiquées d'un programme de domaine public dont l'algorithme a été conçu par M.C. Scroeder et Neil F. Comins, et publié dans la revue Astronomy de décembre 1988, page 90. Considérant les prix (exorbitants !) de ces logiciels, nous recommandons fortement d'acquérir plutôt un des multiples versions gratuites disponibles en partagiciel ou dans le domaine public sur les babillards électroniques.
Titre : Astro-3D Ordinateur : IBM Prix : 39.95 $US Poste : 5 $US Support : Cartes CGA\EGA\VGA Adresse : Zephyr Services Année : 1991 Commentaire : Montre comment la forme des constellations change en s'éloignant du soleil vers les étoiles les plus proches. Titre : Cluster Ordinateur : IBM Prix : $US Equipement : Carte CGA Partagiciel Commentaire : Programme très simple pour montrer la dynamique d'un amas d'étoiles. On ne peut contrôler aucun paramètre gravitationnel. Titre : Cluster Builder Ordinateur : IBM Prix : $US Support : Carte CGA Année : 1988 ? Partagiciel Commentaire : Simple programme destiné à reproduire l'aspect d'amas ouverts ou globulaires. TITRE : GalaxCrash ORDINATEUR : IBM PRIX : 29.95 $US SUPPORT : Carte CGA ADRESSE : Zephyr Services ANNEE : 1991 Commentaire : Version commerciale d'un logiciel de domaine public. Assez semblable aux versions de type partagiciel. TITRE : GalaxCrash Plus ORDINATEUR : IBM PRIX : 49.95 $US SUPPORT : Cartes EGA\VGA ADRESSE : Zephyr Services ANNEE : 1992 COMMENTAIRE : Version de luxe de GalaxCrash. TITRE : Galaxy Collisions ORDINATEUR : IBM PRIX : gratuit ? SUPPORT : Carte VGA ; coprocesseur mathématique ADRESSE : Luigi Bianchi 414 Atkinson College York University 4700 Keele Street North York (Ontario) M3J 1P3 ANNEE : 1991 DEMO DISPONIBLE PARTAGICIEL COMMENTAIRE : Excellente version VGA de l'algorithme de base. Interface bien fait et clair. Excellent. Recommandé.
Simulation orbitale de véhicules spatiaux
Le dernier type de logiciel de simulation que vous verrons s'attache à suivre de diverses manières les évolutions des véhicules spatiaux, satellites artificiels, sondes spatiales. On retrouve parmi ces programmes des outils scientifiques de premier ordre comme JPL Clock, véritable horloge utilisée à la NASA, ou Grand Tour, développé spécifiquement pour suivre la mission Voyager.
TITRE : Apollo Mission Simulator 1.1 ORDINATEUR : IBM PRIX : 20 $US EQUIPEMENT : 256 Ko RAM ; coprocesseur mathématique SUPPORT : Carte CGA\Hercules ADRESSE : Albert H. Reynolds III 1558 Cotton Tree Drive Creve Coeur, MO 63146 TELEPHONE : (408) 730-9291 ANNEE : 1987 DEMO DISPONIBLE PARTAGICIEL COMMENTAIRE : Simulateur de mission d'exploration lunaire. Activités possibles : planification de la mission, mission d'entrainement, retour au laboratoire orbital lunaire, procédures d'échec, sorties extra- véhiculaires, alunissage. Permet de contrôler tous les détails d'une mission, de la navigation sptiale à la conduite du véhicule lunaire. Affichage en mode texte, pas d'écrans graphique. Programme très difficile à maitriser, recommendé uniquement aux amateurs très avancés. La simulation d'une seule mission peut prendre plusieurs semaines. TITRE : Grand Tour 2.0 ORDINATEUR : IBM PRIX : 25 $US EQUIPEMENT : 512 Ko RAM ; DOS 2.0+ SUPPORT : Cartes CGA\EGA\Hercules ; coprocesseur math. recomm. ADRESSE : John D. Callahan P. O. Box 1281 LaCanada, CA 91012 ANNEE : 1990-1991 DEMO DISPONIBLE (disquette 1) PARTAGICIEL COMMENTAIRE : Simulateur de mission spatiale Voyager et Giotto. Comprend 2 disquettes. Disquette 1 comporte le programme ainsi que les missions Voyager 1 à Jupiter et Voyager 2 à Neptune. La disquette 2 comporte les missions Voyager 1 à Saturne, Voyager 2 à Jupiter, Saturne, et Uranus, de même que le survol de Giotto avec la comète de Halley. Version du programme MIP développé au JPL, entre 1982 et 1987, afin d'assister l'analyse des données scientifiques et la navigation optique des sondes interplanétaires. Génère des vues de n'importe quel point dans l'espace (Terre, espace, planète, sonde). Montre les étoiles (selon leur couleur spectrale), le soleil, les lunes. Le logiciel est très précis (erreur de 500 km environ). Fonctions multiples. Excellent mais très difficile. Pour les amateurs spécialisés en astronautique. TITRE : JPL Clock ORDINATEUR : IBM PRIX : 10 $US EQUIPEMENT : 640 Ko RAM ; DOS 3.3+ ; disque rigide recommendé SUPPORT : Carte CGA\EGA\VGA ADRESSE : David H. Ransom Jr. 7130 Avenida Altisima Rancho Palos Verdes, CA 90274 TELEPHONE : (310) 541-7299 (babillard électronique) ANNEE : 1991 DEMO DISPONIBLE PARTAGICIEL COMMENTAIRE : Horloge et chronomètre conçu et utilisé par le NASA Jet Propulsion Laboratory (Multimission Computer Control Center) à Pasadena en Californie. Donne l'heure pour le fuseau horaire choisi, le Temps Universel, l'heure du DSN (Deep Space Network) ainsi que les événements de 60 missions spatiales. Excellent. TITRE : Orbit Spaceflight Simulator 1.0 ORDINATEUR : IBM PRIX : $US SUPPORT : Carte CGA ADRESSE : Charles Goldberg RD 2 Box 415 Titusville, NJ 08560 ANNEE : DEMO DISPONIBLE PARTAGICIEL COMMENTAIRE : Simulateur orbital similaire à ceux utilisés par la NASA pour planifier et suivre les vols spatiaux en orbite terrestre ou les trajectoires lunaires. Simule les orbites géosynchrones, les vols suborbitaux, les orbites de garage ou polaires, les trjactoires de réentrée et de transfert, les orbites lunaires et les alunissages. Le programme est très lent mais très réaliste. Affiche toutes les informations orbitales du véhicule : ascension droite déclinaison, vitesse radiale, distance lunaire, apogée et prérigée. Pour l'amateur avancé en astronautique. Un vieux programme mais toujours aussi utile. TITRE : Space Flight Simulator 0.02 ORDINATEUR : IBM PRIX : 0.00 EQUIPEMENT : SUPPORT : Carte VGA ; coprocesseur mathématique recommandé ADRESSE : Ted A Campbell Bywater Software ANNEE : 1989 DEMO DISPONIBLE PARTAGICIEL COMMENTAIRE : Excellent programme de simulation permettant de visualiser l'orbite d'un satellite autour de la Terre, de la Lune ou des autres planètes du système solaire. Excellent. Recommandé. TITRE : XonVu ORDINATEUR : IBM PRIX : 79 $US POSTE : 3 $US EQUIPEMENT : 512 Ko RAM ; DOS 2.0+ SUPPORT : Cartes CGA\EGA\Hercules ; co-processeur mathématique ADRESSE : XonTech, Inc. 6862 Hayvenhurst Avenue Van Nuys, Calif. 91406 TELEPHONE : (818) 787-7380 ANNEE : 1988 RECENSION : Sky & Telescope, April 1989, p.422 COMMENTAIRE : Voyager and Giotto Space Mission Simulator. Développé au JPL. Missions sont fixées d'avance. Manuel. Interface difficile à maitriser.
Lectures suggérées
- Barnes, Joshua. « Colliding galaxies », Scientific American, August 1991, 265(2), p.40-47.
- Barnes, Joshua. « Evolution of compact groups and the formation of elliptical galaxies », Nature, no 6211, March 9, 1989, vol.338, p.123-126.
- Johnson, D. « Supercomputing the universe », Astronomy, December 1989, 17(12), p.48-54.
- Riazi, N. « Making toy spiral galaxies : basic program », Sky & Telescope, December 1990, 80(12), p.654-657.
- Schweizer, François. « Colliding and merging galaxies », Science, January 17, 1986, vol.231, p.227-234.
- Astronomy, December 1988, p.90.
- « Modeling galaxy interactions ». Sky & Telescope, January 1989, 77(1), p.22-23.
- « Making elleptical galaxies », Sky & Telescope, January 1990, 79(1), p.11-12.
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