Космический симулятор SpaceEngine

[SpaceEngineer]

Предлагаю к вниманию программу-симулятор вселенной собственной разработки SpaceEngine.

Официальный сайт и форум
Купить и скачать на Стиме

SpaceEngine представляет собой что-то среднее между планетарием и игрой, ближайший аналог - Celestia. Программа позволяет осуществлять полёты по почти не ограниченной Вселенной с фотореалистичной 3D графикой. Есть как известные объекты (Солнечная Система, каталог звёзд HIPPARCOS, каталог внесолнечных планет, каталоги звёздных скоплений, планетарных туманностей, каталог галактик NGC/IC), так и генерируемые на ходу (процедурные). Т.е. например в нашей галактике вдали от Солнца и во всех других галактиках генерируются звёзды, а у звёзд - планеты. Процедурная генерация означает, что в любой момент можно вернуться к ранее исследованным объектам, и они вновь сгенерируются точно так же. Можно поделиться координатами с другом, и он на своём компьютере увидит точно ту же сцену. Всё основано на астрофизике, всё реалистично - расстояния, размеры, массы, статистика звёзд и галактик, структура планетных систем, условия на поверхности планет и т.д. Поверхность планет представлена 3D рельефом с адаптивной детализацией, текстуры и рельеф также генерируются процедурно, а для планет Солнечной системы - на основе реальных карт, взятыми с сайтов НАСА и USGS. Можно дополнительно скачать 45 гигабайт текстур, чтобы поднять детализацию на самых изученных телах (планеты земной группы и Луна) до 150-300 метров на пиксель.



Основные возможности SpaceEngine на 20.07.2021 (версия 0.990):

• Представлены все основные типы космических объектов: галактики, туманности, звёзды и звёздные скопления, планеты и луны, кометы и астероиды, чёрные дыры, нейтронные звёзды, белые карлики, аккреционные диски и пр.
• Известные объекты представлены каталогами: галактики (NGC/IC), звёзды (HIPPARCOS), звёздные скопления, туманности, планеты (Солнечная Система и экзопланеты, каталог регулярно обновляется).
• В неисследованных областях происходит процедурная генерация объектов: галактики, звёзды, скопления, туманности, планетные системы, текстуры и рельеф на планетах.
• Движения наблюдателя ничем не ограничены. Переход между любыми телами, любыми масштабами происходит непрерывно. Свободный полёт осуществляется как в играх (клавишами WASD). Автоматическая привязка наблюдателя к движущемуся объекту и автоматический выбор оптимальной скорости полёта.
• Удобная навигация: достаточно выбрать объект и нажать 'G', чтобы автоматически перелететь к нему. Выбор объекта возможен многими способами: просто кликом по нему мышкой, поиском в базе данных, поиском по параметрам в заданном радиусе, либо используя масштабируемую карту окрестностей или интерактивный "браузер планетной системы".
• Движения планет по орбитам просчитываются в реальном времени, возможно ускорение, замедление и инверсия течения времени, установка любой произвольной даты в пределах 100 тысяч лет.
• Встроенная энциклопедия с описаниями многих известных объектов и возможностью расширения пользователем. Возможность давать имена и описания для всех объектов, в том числе процедурных. Возможно сохранение понравившихся локаций, есть история полёта (журнал автопилота).
• Встроенные интерактивные уроки, обучающие пользоваться программой. Можно таким же образом реализовать интерактивные туры по Солнечной системе и Галактике.
• Отображение орбит планет, созвездий, векторов скорости и вращения, имён ярких объектов, координатных сеток и пр.
• Фотореалистичная (насколько возможно) графика: объёмные галактики и туманности, рельеф поверхности планет с детализацией вплоть до песчинок, реалистичная модель освещения планетной поверхности и атмосферы, физически-корректное отображение чёрных дыр (стационарный наблюдатель в метрике Шварцшильда, аккреционный диск), камни в кольцах планет.
• Управляемые космические корабли с реалистичной механикой атмосферного, орбитального и межпланетного полёта, физика варп-двигателя Алькубьерре для межзвёздного полёта.
• Поддержка различных 3D режимов и дисплеев, шлемов виртуальной реальности (Oculus Rift, HTC Vive и др.), проекции "рыбий глаз" для планетариев.
• Локализация на 20+ языков с возможностью добавления новых.
• Возможность создания дополнений: каталоги астрономических объектов, модели, текстуры.

Системные требования

Минимальные:
CPU        4 ядра, 2 ГГц
RAM        4 Гб
Video      NVidia или AMD/ATI с 2 Гб памяти

Рекомендуемые:
CPU        6-8 ядер, 3 ГГц
RAM        8-16 Гб
Video      NVidia или AMD/ATI с 6 Гб памяти

Системные требования довольно высокие, потому что используются современные технологии 3D графики. В частности, процедурная генерация текстур для планет осуществляется полностью на видеокарте с использованием специальных шейдеров. Поэтому главное условие работоспособности программы - наличие выделенной "игровой" видеокарты.

Расширяемость

Программа имеет возможность лёгкого добавления новых каталогов, моделей, текстур, или модификации старых без перезаписи файлов. Почти все ресурсы (кроме текстур и некоторых моделей) - человеко-читаемые текстовые файлы (скрипты). Текстуры - в распространённых форматах (jpeg, png, tga, tiff, dds). Модели (.obj) требуются только для кораблей, планеты, астероиды, галактики и туманности создаются на основе текстур и скриптов.

Подробные руководства по моддингу

Видео можно посмотреть на ютубе, огромное количество по запросу Space Engine.

Много скриншотов под спойлером:

(кликните для показа/скрытия)

[Dayan]

А будут ли такие кольца стабильными? Столкновения с частицами соседних "нормальных" колец, влияние сплюснутости планеты. Сплюснутость планеты приведет к прецессии орбит отдельных частиц, причём разной для разных больших полуосей. В итоге кольцо превратится в тор, где будут часты взаимные столкновения частиц, и такое кольцо быстро рассеется.

Я же сказал, что орбиты частиц наклонных друг к другу колец не пересекаются - одна часть колец немного наклонна по отношению к другой, но у них разные радиусы, и между кольцами промежуток.
А ещё обычно орбиты частиц колец круговые. Если они круговые, и никакая прецессия орбит не страшна для стабильности колец, то как эти частицы будут сталкиваться?

Тогда кольцо станет нестабильным. В Солнечной системе такого не наблюдается, наклонения спутников лежат в пределах нескольких градусов.

Я говорю не о больших наклонах, а, например, о 10-20 градусов, не больше. Механизм Козаи ещё не действует, а прецессия круговых орбит частиц не приводит к фатальным разрушениям.
То, что в Солнечной системе не наблюдается больших разбросов между плоскостями колец и орбит крупных спутников говорит только лишь о том, что они так или иначе образовались из одного протоспутникового диска. Но всегда ли это правило для экзопланетных систем? В Солнечной системе слишком маленькая выборка, но и тут есть исключение - кольца Нептуна и гигантский Тритон, чьи плоскости заметно не совпадают (на добрых 23^o)!

Да, это можно сделать. Только кроме угла, надо ещё знать зависимость от расстояния до звезды. Спутники Урана никуда не падают же.

Угол Козаи - это константа (и равен, как я уже сказал 39.2^o). Зато есть период Козаи, по прошествии которого орбиты наклонных спутников резко начинают изменять свой эксцентриситет: Kozai mechanism (там есть формула).
Уран находится довольно далеко от Солнца, и почти для всех его крупных спутников период Козаи превосходит возраст Солнечной системы, поэтому дестабилизация ещё не наступила. Однако, у самого внешнего его спутника - Оберона, период Козаи равен 4.4 млрд лет, но он всё ещё находится на круговой орбите. Думаю, тут есть несколько возможных причин - спутник мог образоваться позднее планет Солнечной системы не меньше, чем на пару сотен млн лет, либо же орбитальные резонансы с внутренними спутниками помогли "спасти" его орбиту от перехода к высокоэллиптической. Да, резонансы (например 3:2 с Титанией) сами немного изменяют орбиты этих тел, но при этом "сбрасывают" возраст Козаи. Кстати, за орбитой Оберона больше нет спутников в этой же плоскости.

[SpaceEngineer]

А ещё обычно орбиты частиц колец круговые. Если они круговые, и никакая прецессия орбит не страшна для стабильности колец, то как эти частицы будут сталкиваться?

Идеально круговыми орбиты всё равно не будут.

но и тут есть исключение - кольца Нептуна и гигантский Тритон, чьи плоскости заметно не совпадают (на добрых 23o)!

Тритон далеко, да и что осталось от тех колец?...

Угол Козаи - это константа (и равен, как я уже сказал 39.2o). Зато есть период Козаи, по прошествии которого орбиты наклонных спутников резко начинают изменять свой эксцентриситет: Kozai mechanism (там есть формула).

Ок, когда есть формула, которую можно воплотить в коде, дело остаётся за малым - полетать, поискать сгенерированные планеты, и посмотреть, получаются ли такие кольца.
Проблема будет правда с рендером - нужно будет модель кольца как-то хитро разбивать на сегменты, чтобы рендерить в правильном порядке (от дальних к ближним).

[Dayan]

Идеально круговыми орбиты всё равно не будут.

Орбиты частиц колец мало отличаются от круга. Но даже в кольцах Сатурна орбиты частиц прецессируют - ничего, за 4.5 миллиарда лет существования сохранились.

Тритон далеко, да и что осталось от тех колец?...

Тем не менее, они есть. Да и Тритон не так уж далеко от Нептуна - немного ближе, чем Луна к Земле.

Ну что это за такое - в нынешнем SE встречаются почти полярные (к плоскости орбиты планеты) кольца на расстояниях около 1 а.е. от древней звезды у маломассивных планет с большими очень близкими спутниками, что выглядит даже более неправдоподобно, чем то, что предлагаю я, разве не так?! Конечно, может быть предлагаемые мной конфигурации не слишком стабильные, но когда я говорю про наклонные части кольца у одной планеты, и чуть более наклонные орбиты спутников к кольцам, я не утверждаю, что они постоянные и должны встречаться часто - может быть мы застали систему именно в таком недолговечном состоянии (развалился спутник в полости Роша планеты недавно, система молода, или же ещё что), т.е. частота встречаемости таких не высока!

[АК]

 Установил. Сразу после запуска - "прекращена работа программы". Больше ничего

[SpaceEngineer]

Установил. Сразу после запуска - "прекращена работа программы". Больше ничего

http://spaceengine.org/forum/5-793-1

[АК]

Если вы не знаете, какая у вас видеокарта, откройте файл system/se.log в блокноте и найдите в его начале строку, начинающуюся со слова Vendor:

  нет такого файла

[SpaceEngineer]

  нет такого файла

А просто se? Может у вас отключено отображение расширений файлов.
Или же у SpaceEngine нет прав записи в собственную папку. Переместите на диск D.

[xd]

Ну, писать в файл рядом с программой уже лет 10 не считается хорошей практикой

[SpaceEngineer]

SE - портативное приложение, его можно запускать хоть с флешки, хоть с сетевого диска.

[АК]

  нет такого файла

А просто se? Может у вас отключено отображение расширений файлов.
Или же у SpaceEngine нет прав записи в собственную папку. Переместите на диск D.

   Не посмотрел системные требования. 2 ядра, 2 ГБ оперативки - нет, у меня всё равно не потянет

[Dayan]

Установил новый патч. Карликовые галактики заработали. Но.
Владимир, зря Вы увеличили звёздную плотность в Млечном Пути и больших галактиках почти в 10 раз. Кажется, из-за этого после недолгой работы SE падает. И выглядит это чрезмерно (значит и нереалистично): на скриншотах ниже я сравнил взгляд на звёздное поле из Солнечной системы и взгляд из другого региона Галактики - тоже из плоскости МП и на том же расстоянии от его центра. Разница может и должна быть, но не столь же резкая! Низкая плотность на таком расстоянии в плоскости МП в SE наблюдается только из окрестностей Солнечной системы, и больше нигде!
Не уменьшили ли Вы плотность диффузных туманностей? Просто их сложно найти не в околоцентральной области спиральных галактик, и располагаются они там чаще всего почему-то далеко от плоскости диска. Нельзя ли как-то снизить градиент их пространственной плотности в радиальном направлении, т.е. увеличить их количество дальше от центра, и снизить около него, а также немного уменьшить их разброс в поперечном диску направлении, особенно вдалеке от центра?
Поменялись местами кнопки вращения камеры - при нажатии q изображение вращается по часовой стрелке, при нажатии e - против. Зачем это надо было делать, непонятно.

Что ещё. Начиная, кажется, с предыдущего патча камера может приближаться к поверхностям твёрдых планет на 1 метр (хотя мне субъективно больше нравилось, когда она была на уровне 10 метров). Это неудобно и чаще приводит к тому, что камера просто "проваливается" под твёрдую поверхность, которая ещё не догрузилась (местами и остаётся под поверхностью после полной загрузки). Также это уменьшило обзор когда просматриваешь окрестности. Хуже всего обстоит дело с вершинами острых гор - там камера почти всегда оказывается под поверхностью этих пиков (мне, например, нравится просматривать пейзаж именно с высоких точек, но когда камера оказывается под поверхностью, а вся планета становится прозрачной, впечатление сильно портится).

[userkc]

сколько весит весть SpaceEngine со всеми доступными текстурами?

[SpaceEngineer]

Владимир, зря Вы увеличили звёздную плотность в Млечном Пути и больших галактиках почти в 10 раз.

Это баг Исправлю в след. патче.

Не уменьшили ли Вы плотность диффузных туманностей?

Нет. Распределение диффузных туманностей задаётся текстурой. Вы можете её подправить, если не нравится. Для Млечного Пути это SpaceEngine\textures\galaxies\MilkyWay_sys.jpg (внутри файла GalaxiesTexSE.pak, который можно открыть любым архиватором как zip-архив). Красный канал - это как раз туманности, зелёный - рассеянные скопления, синий - голубые гиганты.
Подробнее о создании моделей галактик: http://spaceengine.org/forum/19-60-1

Что ещё. Начиная, кажется, с предыдущего патча камера может приближаться к поверхностям твёрдых планет на 1 метр (хотя мне субъективно больше нравилось, когда она была на уровне 10 метров).

Гы, все наоборот уже много лет просят сделать поверхность ближе. Если не нравится, всегда можно вернуть обратно 10 метров: открыть user.cfg и исправить
ClipHeight              0.001   // collision detection height in kilometers
на 0.01

сколько весит весть SpaceEngine со всеми доступными текстурами?

С "официальными" аддонами - 40 гб. Есть ещё гигабайты других аддонов, например каталог галактик SDSS, паки космических корабелй из разных фильмов и игр и т.д.

[Dayan]

Не уменьшили ли Вы плотность диффузных туманностей?

Нет. Распределение диффузных туманностей задаётся текстурой. Вы можете её подправить, если не нравится.

Вы как-то очень частично отвечаете на вопросы. Что распределение туманностей задаётся текстурой я знаю. Я пытался что-то делать с текстурами и так и сяк - всегда получалась какая-то ерунда. Лучше бы именно Вам исправить текстуру МП - для всех! Тут даже не должно быть сомнений - то, о чём уже говорили - распределение туманностей МП задаётся так неравномерно, с очень большим градиентом, образуя маленький "бублик" возле центра, "надкусанный" в направлении Солнца, - что-то не то с текстурами Млечного Пути. В других галактиках на основе реальных фотографий, например, в M81 (хотя там диффузных туманностей почему-то очень мало - всего несколько десятков!), или же в полу-искусственной Андромеде, распределение таких туманностей более равномерно. Ещё может не столько в текстуре дело, сколько в самом механизме генерации туманностей по текстуре? Ведь, в любом случае, текстуры делаются по фотографиям разного качества, и полученных в разных диапазонах и фильтрах (например то, что получено на Хаббле - не идентично тому, что получено на каком-нибудь телескопе ESO).
А генерацию туманностей вдали от плоскости диска не надо править?

Гы, все наоборот уже много лет просят сделать поверхность ближе. Если не нравится, всегда можно вернуть обратно 10 метров: открыть user.cfg и исправить
ClipHeight              0.001   // collision detection height in kilometers
на 0.01

А то, что камера проваливается под поверхность? Это бы Вам, а не мне исправить, включая острые пики!

И про изменение назначения клавиш Вы ничего не сказали!

[SpaceEngineer]

Клавиши я поменял для соответствия логике управления кораблём (куда жмём, туда и вращается - это действовало и для свободной камеры, кроме клавиш Q и E, которые были переставлены). Но их всегда можно поменять на другие в настройках.

Да, проблем много в SE, решить сразу все невозможно. Их просто очень много. Я и так 90% времени трачу на исправление багов и незначительные улучшения того, что уже есть. Если заниматься этим ещё больше, то новые вещи не будут реализованы никогда. Процедурные галактики и туманности, аккреционные диски, тени, физическое моделирование образования планетых систем, химия атмосферы, VSOP87 - можно перечислять дальше.

[Dayan]

Клавиши я поменял для соответствия логике управления кораблём (куда жмём, туда и вращается - это действовало и для свободной камеры, кроме клавиш Q и E, которые были переставлены). Но их всегда можно поменять на другие в настройках.

Да, проблем много в SE, решить сразу все невозможно. Их просто очень много. Я и так 90% времени трачу на исправление багов и незначительные улучшения того, что уже есть. Если заниматься этим ещё больше, то новые вещи не будут реализованы никогда. Процедурные галактики и туманности, аккреционные диски, тени, физическое моделирование образования планетых систем, химия атмосферы, VSOP87 - можно перечислять дальше.

Хорошо, понятно. Если буду находить какие-нибудь ошибки, или же будут предложения, буду писать сюда в качестве рекомендации исправить или дополнить. Конечно, реализовывать это или нет - на Ваше усмотрение и возможности. А пока умолкаю.

[Castor Naja Toong]

SpiceEngeneer, у меня опять та-же фигня - ну не могу я зарегистрироваться на вашем сайте, это одно. Вопрос снят так, как смог пройти регистрацию на следующий день. Теперь другое, Вы, случаем не знаете работу где рассмотрены вопросы проектирования ракетных двигателей, а то хочется создать максимально приближённую к "реалии" модель(и) с правильными дюзами.

[1212Lupus]

У меня два таких ламерских вопроса:
1). Как отключить таблицу с параметрами расстояния и т.д. в левом верхнем углу окна планетария?
2). Как реализовать облёт вокруг планеты с клавиатуры, т.е. чтобы плавно вокруг неё облететь?

[SpaceEngineer]

Теперь другое, Вы, случаем не знаете работу где рассмотрены вопросы проектирования ракетных двигателей, а то хочется создать максимально приближённую к "реалии" модель(и) с правильными дюзами.

Нет, я не знаю. Можете спросить у тов. BlackPhoenix с форума SE, он точно в теме.

1). Как отключить таблицу с параметрами расстояния и т.д. в левом верхнем углу окна планетария?

Кнопка ~ (тильда). Или кликнуть "в никуда", чтобы снять выделение.

2). Как реализовать облёт вокруг планеты с клавиатуры, т.е. чтобы плавно вокруг неё облететь?

В меню настройки управления (F8) на первой вкладке есть действие "облёт объекта джойстиком" - на неё можно забиндить какую-нибудь кнопку клавиатуры. Тогда нажатие этой кнопки совместно с кнопками нумпада (поворот) включат облёт.

[Castor Naja Toong]

SpaceEngineer, спасибо спрошу у него, но просто как-то неприятно сам же качал этот справочник, а куда закинул чёрт меня знает.