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Smartphone-App: Das Universum als Sandkasten


Sterne und Weltraum - epaper ⋅ Ausgabe 11/2018 vom 12.10.2018

Komplexe astronomische Simulationen, die früher einen leistungsstarken Rechner erforderten, sind heute auf kleinen mobilen Geräten möglich. Unser Praxisbericht schildert Erfahrungen mit der App Pocket Universe – A 3D Gravity Sandbox, mit der sich auf Tablets und Smartphones Planetensysteme nach eigenen Wünschen entwerfen lassen.


Artikelbild für den Artikel "Smartphone-App: Das Universum als Sandkasten" aus der Ausgabe 11/2018 von Sterne und Weltraum. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Sterne und Weltraum, Ausgabe 11/2018

Mit der App Pocket Universe – A 3D Gravity Sandbox können Sie Planetensysteme entwerfen und himmelsmechanische Szenarien durchspielen. Das Beispiel veranschaulicht, was passiert, wenn unser Sonnensystem Besuch von einem weiteren Stern erhielte, einem Weißen Zwerg mit Namen ...

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... Lucifer: Planeten würden ihre Bahn ändern, unserer Sonne entrissen oder den Eindringling umkreisen und in ihn hineinstürzen.


Pocket Labs / Michael Gottwald

Früher gab es Astronomiesoftware für den Privatanwender nur in Form von Planetariumsprogrammen. Zu den grundlegenden Funktionen gehörten beispielsweise Berechnungen von Auf- und Untergangszeiten, Ephemeriden oder Finsternissen. Mit der gestiegenen Rechen- und Grafikleistung moderner Geräte wurden nicht nur die Software-Planetarien ausgefeilter und realistischer, sondern es kam auch mehr spezialisierte Software hinzu. Längst beschränken sich astronomisch interessante Anwendungen nicht mehr allein auf den PC; auch für mobile Geräte sind heute aufwändige Programme verfügbar.

»Wenn Sie die Macht hätten, wie würden Sie das Sonnensystem entwerfen? Welche Größe sollten die Planeten und ihr Zentralgestirn haben? Und wie würden Sie die Himmelskörper in den Umlaufbahnen platzieren?« So wirbt die kleine britische Softwarefirma von Adam Lewis und Sean O’Neill für ihre erste App Pocket Universe – A 3D Gravity Sandbox. Auf Deutsch lautet der Name etwa: Universum in der Tasche – ein 3-D-Schwerkraft-Sandkasten. Die App der beiden englischen Entwickler soll auf spielerische Art das Entwerfen von Planeten- und Mehrfachsternsystemen ermöglichen. Dies beginnt schon beim ersten Aufruf der App, indem ein animiertes Tutorial die Bedienung erklärt. Dennoch erfordert es einige Übung, funktionierende Planetensysteme zu erstellen. Eine Hürde liegt darin, dass es neben dem mitgelieferten Tutorial keine weitere Beschreibung gibt. Allerdings sind nahezu alle Bedienelemente selbsterklärend – ansonsten hilft nur Ausprobieren.

Die Entdeckung von sieben Begleitern um den Zwergstern TRAPPIST-1, hier in einer künstlerischen Darstellung, hat das Interesse an Exoplaneten weiter befeuert: Welche Arten von Systemen sind möglich?


ESO/N. Bartmann/spaceengine.org (https://www.eso.org/public/germany/images/eso1706q/) / CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode)

Bevor Sie Ihr eigenes Universum entwerfen – und davon ist in der App stets die Rede –, können Sie auch eines der vorgegebenen Beispiele laden, um einen Eindruck davon zu erhalten, was die App leistet (siehe Bild S. 70 oben links). Zur Auswahl stehen unter anderem unser Sonnensystem und das im Jahr 2017 entdeckte Exoplanetensystem Trappist-1 mit seinen sieben Planeten (siehe SuW 4/2017, S. 22). Darüber hinaus lassen sich auch Doppelsternsysteme oder Planeten-Bombardements darstellen. Es bleibt aber nicht beim bloßen Zusehen, denn Sie können ein gewähltes System jederzeit beliebig verändern (siehe Bild links).

Um ein eigenes Universum zu kreieren, geben Sie ihm einen Namen und finden sich dann – von einem grafisch dargestellten Koordinatengitter abgesehen – in einem zwar noch leeren Weltraum aber auf einer übersichtlichen Benutzeroberfläche wieder. Das Gitter stellt die Ebene dar, in der sich alle Objekte des Systems bewegen.

Bevor Sie selbst Schöpfer spielen, können Sie auch eines von zehn angebotenen Beispielen laden. Hier finden Sie unter anderem das Exoplanetensystem Trappist-1, unser Sonnensystem oder Doppelsterne mit und ohne Planet.


Pocket Pocket Labs / Michael Gottwald Labs / Michael Gottwald

Mit der App lassen sich eigene Stern- oder Planetensysteme entwerfen. In diesem Beispiel besteht das System aus dem sonnenähnlichen Stern Sol sowie zwei Gas- und drei Gesteinsplaneten. Dargestellt ist der Steckbrief des hypothetischen Planeten Terra III.


Pocket Labs / Michael Gottwald

Mit zwei Fingern lässt sich diese Ansicht einfach zoomen, drehen und die Neigung der Ebene verändern. Als Objekte stehen unter anderem ein sonnenähnlicher Stern sowie Gas-, Lava- und terrestrische Planeten, Stein- und Eismeteoriten und sogar ein Schwarzes Loch zur Auswahl. Mit den Eis- und Steinmeteoriten fügen Sie einem Planeten Wasser hinzu – oder entziehen es ihm. Als weitere Werkzeuge gibt es so genannte Strahlenkanonen, welche die Objekte nach Wunsch erwärmen oder abkühlen.

Durch Hin- und Herziehen zweier Pfeile lässt sich die Umlaufbahn eines Planeten um seinen Stern justieren und die Distanz ändern. So wird die Bahn auf spielerische Weise – ohne Zahlenangaben – festgelegt. Der grüne Ring veranschaulicht die habitable Zone, also denjenigen Abstandsbereich zum Stern, in dem flüssiges Wasser auf einer Planetenoberfläche möglich wäre.


Pocket Labs / Michael Gottwald

Im Menü Properties (Eigenschaften) wählen Sie ein Objekt aus, hier im Beispiel einen gelben Stern. Es gibt nur wenige Parameter, wie etwa die Masse (Mass), Rotationsgeschwindigkeit (Spin speed) und Farbe (Color). Diese können Sie nur zu Beginn einstellen – obwohl das Tutorial den Eindruck erweckt, dass sich diese später noch ändern lassen. Es blieb bei der Erprobung der App unklar, ob hier ein Missverständnis oder Softwarefehler vorliegt.


Pocket Labs / Michael Gottwald

Spielerischer Charakter

Kosmische Objekte auf diese Weise zu verändern, zeigt schon gleich zu Beginn den spielerischen Charakter der App. Haben Sie ein Objekt ausgewählt, etwa einen Stern, dann platzieren Sie ihn einfach durch Tippen auf dem Gitter. Um einen Planeten um den Stern kreisen zu lassen, wählen Sie diesen aus einer Liste aus, tippen in die Nähe des Sterns und justieren die Umlaufbahn durch Ziehen zweier Pfeile (siehe Bild unten links). Dieser Vorgang erfordert einige Übung – und nicht nur hierbei entsteht der Eindruck, dass der Anwender möglichst viel selbst herausfinden soll. Manchmal bewegt sich das Objekt dann jedoch nicht; selbst durch das Ändern der Richtung und Länge der Pfeile oder der Position zum Stern lässt sich dies nicht beheben.

Einen Grund für dieses Problem konnte ich nicht finden, und es gibt noch weitere Unklarheiten, die ich gerne im Dialog mit den Entwicklern beseitigt hätte. Jedoch erhielt ich auf entsprechende E-Mails und Tweets während des gesamten Testzeitraums keine Antwort. Im Rahmen meiner früheren für »Sterne und Weltraum« vorbereiteten Softwarebesprechungen stand ich stets im Kontakt zu den Ansprechpartnern, mit meist guter Unterstützung. So blieben im vorliegenden Fall wichtige Fragen offen, was den insgesamt positiven Gesamteindruck, den die App hinterlässt, etwas trübt (siehe Bild S. 70 unten rechts).

Kosmisches Entwicklungslabor

Haben Sie mit der App ein System erschaffen, beispielsweise einen Stern mit umlaufendem Planeten, so können Sie den Zeitablauf der Bewegung jederzeit beschleunigen, verlangsamen oder anhalten. Je nach Bahngeometrie kann sich die Oberfläche des Planeten im Lauf der Zeit verändern, wenn er sich dem Stern deutlich nähert oder weiter entfernt. So verdampft beziehungsweise gefriert anfänglich vorhandenes flüssiges Wasser, wobei aus einem Gesteinsplaneten allmählich ein Lava- oder Eisplanet wird.

Zoomen Sie nahe an den Planeten heran und bewegen sich – einfach durch einen Klick auf den Lupe-Button – mit dem Himmelskörper, so können Sie derartige Veränderungen im Zeitraffer verfolgen. Kommt der Planet beispielsweise dem Stern so nahe, dass seine Oberfläche aufschmilzt, dann verschieben Sie ihn, ändern bei Bedarf seine Bahnkurve und kühlen ihn mit Hilfe eines weiteren Werkzeugs, der Strahlenkanone, ab. Lassen Sie nun noch Eismeteoriten auf der Oberfläche einschlagen, um auf diese Weise noch Wasser hinzuzufügen, dann werden die Bedingungen auf dem Planeten wieder lebensfreundlicher.

Es bleibt aber nicht bei solchen physikalischen oder chemischen Veränderungen, sondern es gibt auch eine biologische Entwicklung: Befindet sich der Planet innerhalb der habitablen Zone – also innerhalb jenes Abstandsbereichs vom Stern, in dem flüssiges Wasser auf der Planetenoberfläche möglich ist – so kann sich Leben entwickeln. Die App liefert regelmäßig Statusmeldungen über den aktuellen Entwicklungszustand.

Lehrreiche Effekte ergeben sich auch, wenn Sie dem System einen weiteren Stern hinzufügen. Wichtig ist hierbei, eine stabile Bahn des Planeten einzustellen, so dass er nicht nach kurzer Zeit in einen der Sterne stürzt oder aus dem System herauskatapultiert wird. Anschließend können Sie bei der Begegnung mit dem fremden Stern erstaunliche Bahnverläufe beobachten (siehe Bild S. 68). Stößt der eindringende Stern mit dem vorhandenen Zentralgestirn zusammen, verschmelzen die beiden Sonnen zu einem massereicheren Objekt. Solche Prozesse können Sie im Prinzip beliebig fortsetzen; auf diese Weise entstehen dann Rote Riesen, Blaue Riesen oder Weiße Zwerge. Sofern noch nicht vorhanden, werden die neu erzeugten Objekte der Auswahlliste hinzugefügt. Die App bewertet Ihre Fortschritte beim Aufbau von Systemen, bis Sie drei mögliche Auszeichnungen erreicht haben. Im Lauf der Zeit erhalten Sie bei den Starts der App zusätzliche Objekte zur Auswahl.

Spaß mit Fantasiewelten

Insgesamt macht die App sehr viel Spaß, trotz mancher Unklarheiten. Geduld müssen Sie allerdings mitbringen, bis Sie alles verstanden und genügend Übung haben. Die minimal eingeschränkte kostenfreie Version dieses Programms – das bei den Anbietern seit einiger Zeit auch unter dem Namen Planet Smash firmiert – blendet Werbung ein; da lohnt sich das Sparen wegen des geringen Preises der Vollversion nicht.

MICHAEL GOTTWALD schreibt seit Beginn der 1990er Jahre Software- Testberichte für Computerzeitschriften. In »Sterne und Weltraum« stellt er regelmäßig neu erschienene Astronomieprogramme vor.


Im Überblick: Pocket Universe – A 3D Gravity Sandbox

Funktion der App: Realistische Simulation von Stern- und Planetensystemen nach eigenen Vorgaben.
Software: App für iOS und Android. Eine Version für Windows Phone ist geplant.
Sprache: Englisch
Bezugsquellen und Preise: Die App wird auch unter dem Namen Planet Smash angeboten. Kostenlose Version oder Vollversion für 2,99 Euro. Version für Tablets oder Smartphones mit Android im Google Play Store (ab Android 4.4). Version für iPhone, iPad und iPod touch (ab iOS 8.0) im Apple App Store. Zudem ist die App bei Amazon.de für 2,49 Euro erhältlich.

Kurzbeurteilung:

+ Einfache Bedienung ohne Kenntnis und Verwendung physikalischer Parameter
+ Hervorragende Grafik und Effekte
+ Realistisches physikalisches Verhalten aller Objekte
Unzureichende Hilfestellungen
Eigenschaften von selbst hinzugefügten Objekten lassen sich später nicht mehr verändern

Informationen: Pocket Labs UK, games@pocketlabs.co.uk,www.pocketuniverse.co.uk

Literaturhinweise

Althaus, T., Quetz, A. M.: Sensation: Erdgroßer Planet bei Proxima Centauri. In: Sterne und Weltraum 10/2016, S. 22 – 31
Althaus, T.: Die sieben Welten von TRAPPIST- 1. In: Sterne und Weltraum 4/2017, S. 22 – 27
Gottwald, M.: Kosmische Streifzüge mit Smartphone-Apps. In: Sterne und Weltraum 9/2016, S. 75 – 81

Dieser Artikel und Weblinks unter:
www.sterne-und-weltraum.de/artikel/ 1589960