Návšteva digitária – Čarovné hviezdy a planéty

Zrejme viacerí si pamätajú zážitok, keď šli zo školy na exkurziu do hvezdárne alebo planetária. Možno pre mnohých šlo o jeden z najkrajších zážitkov, ktorý ich priviedol k obdivu ďalekohľadov, fotografií či obrazov galaxií, hviezd, planét, mesiacov… Ako planetáriá fungovali a fungujú dnes?

 

Veľká kupola nad sálou s kreslami, predstavujúca nebeskú klenbu, privádza ešte i dnes do nemého úžasu. Kedysi ju po okrajoch podsvecovalo tlmené svetlo a vytváralo záhadnú atmosféru… skoro ako v Hitchcockových „Troch pátračoch“. A potom nasledovalo divadlo svetiel, ktoré sa pre mnohých stalo zážitkom na celý život.

 

Trochu z histórie

Walther Bauersfeld bol v roku 1919 hlavným konštruktérom a neskôr riaditeľom firmy na výrobu jemných optických zariadení Carl Zeiss v nemeckej Jene. A bol posadnutý myšlienkou detailne zobraziť hviezdne objekty v tmavej miestnosti. Päť rokov usilovnej práce tímu vedcov a konštruktérov na matematických prepočtoch a astronomických princípoch, ktoré ovplyvňujú pohyby vesmírnych telies, napokon priniesli ovocie. Skonštruovali optomechanický aparát s perforovanými kovovými plátmi, ktoré po presvietení silným zdrojom svetla zobrazovali 4.500 hviezd s presnou polohou a reálnym pohybom po oblohe. Našli dokonca aj spôsob, ako spojiť a zosúladiť denné a ročné pohyby telies tak, aby planéty ostávali na správnych relatívnych pozíciách. „Zázrak z Jeny“, ako svoj vynález nazvali, inštalovali v roku 1925 v mníchovskom Nemeckom múzeu. Prvé planetárium mimo Nemecka postavili vo Viedni (1927) a po nej nasledovali ďalšie metropoly: Rím (1928) či Moskva (1929). Prvé planetárium mimo Európy postavili v roku 1930 v americkom Chicagu vďaka filantropovi Max Adlerovi. A keďže nechceli zaostávať ani Japonci, planetáriá vyrástli aj v Osake (1937) a o rok neskôr v Tokiu.

 

Slováci a planéty

Zrejme málokto vie, že Bratislava mala hvezdáreň už v roku 1733. Bola vybudovaná v mestských hradbách za významnej podpory vtedajšieho magistrátu, v ktorom pôsobil aj Samuel Mikovíni, známy slovenský inžinier, zememerač, kartograf, matematik, polyhistor a od roku 1835 aj člen Pruskej akadémie vied. Astronómia mu bola veľmi blízka, lebo v kartografickej činnosti nevyužíval len triangulácie, ale aj astronomické pozorovania. Slovenská astronómia však na ďalší rozvoj musela počkať niekoľko desaťročí, až kým v roku 1936 nevznikla Štefánikova astronomická spoločnosť slovenská. Vďaka nej vznikla astronomická pozorovateľňa na Napoleonovom vŕšku, ktorú verejnosti sprístupnili 15. mája 1938. Žiaľ, pri poslednom bombardovaní Bratislavy na konci 2. svetovej vojny bola zničená.

Plány na jej obnovu, resp. vybudovanie novej hvezdárne a planetária sa objavili až v 50. rokoch minulého storočia, teda v čase, kedy sa rozmýšľalo aj o vybudovaní hvezdárne a planetária v Prahe. O bratislavských plánoch hovorí Katarína Maštenová z Prírodovedného múzea Bratislava: „Prístroj pre bratislavské planetárium bolo zakúpené v nemeckej Jene súčasne s tým pražským, a to v roku 1957. Pražské planetárium bolo slávnostne otvorené v roku 1960 v parku Stromovka na severe mesta. Práce na výstavbe toho bratislavského však boli prerušené a ako sa neskôr ukázalo, už navždy. Dôvodom podľa posudku armády mala byť nevhodná poloha planetária – svah nad PKO, vzhľadom na blízkosť stanovíšť znepriatelených armád NATO.“

Aj neskôr sa objavili pokusy založiť hvezdáreň a planetárium – medzi navrhovanými polohami sa objavili: kopec nad Devínom, PKO, Iuventa či Tyršovo nábrežie. Žiadny z týchto návrhov však neuspel a Bratislava ostala posledným hlavným mestom Európskej únie bez tejto vzdelávacej inštitúcie. Preto deti z bratislavských škôl musia na prírodovedné exkurzie cestovať do Brna, Viedne či Hlohovca. V súčasnosti však už prebiehajú prípravné práce na bratislavskom projekte Digitária, ktoré by sa malo začať stavať na jar 2015. Na Slovensku v súčasnosti existuje planetárium v Prešove s technológiou z roku 1984; v Košiciach sú dve planetáriá s technológiou z rokov 1975 a 1990; v Hlohovci (1989); v Hurbanove (1983) a v Žiari nad Hronom (1996). Levice majú menšie prenosné planetárium, kde sa projekcia robí na kupolu, ktorá vznikne nafúknutím stanu (podobne, ako tenisová hala). Na slovenské pomery ide o celkom slušná „hustotu“, i keď všetky sú technicky staré a s priemerom kupoly len do 10 metrov.

 

České planetáriá

Na opačnej strane rieky Moravy sa v Brne môžu pochváliť 17-metrovou projekčnou kupolou a v Prahe 23-metrovou, tá patrí vôbec k najväčším na svete. Len niekoľko planetárií v Ázii a USA má kupolu s priemerom 26 metrov. Najväčšie planetárium na svete s priemerom 35 metrov sa nachádza v japonskej Nagoji.

Hvezdáreň a planetárium v Brne funguje ako príspevková organizácia, zriadená mestom a jej príjmy v roku 2013 dosiahli viac ako 16 miliónov českých korún, z toho polovicu tvoril príspevok mesta a polovicu vlastné príjmy. Ročná priemerná návštevnosť sa pohybuje okolo 120.000 návštevníkov, z nich asi polovicu tvorili žiaci v rámci školských exkurzií. Hvezdáreň a planetárium organizuje prednášky a aktivity pre fanúšikov astronómie a v rámci digitária ponúka päť programov, z nich najpopulárnejší je Astronaut. V rokoch 2010 – 2013 prešla rekonštrukciou, a tak dnes návštevníkov dokonale pohltí obrazom i zvukom. Séria špeciálnych projektorov v kombinácii s desiatkami počítačov dokáže na projekčnej ploche vyčariť verný obraz vesmíru, ale nielen jeho.

 

Druhá generácia

Prečo rozprávame o planetáriách, keď názov článku hovorí o digitáriu? Zjednodušene možno povedať, že digitárium predstavuje planetárium druhej generácie. V strede premietacej sály planetária stojí optomechanický projektor, určený len k premietaniu hviezd, Slnka, Mesiaca, planét a ďalších vesmírnych objektov. V digitáriu (niektorí ho nazývajú aj hybridné planetárium) si však možno pozrieť náučné programy nielen z astronómie, ale aj z iných prírodovedných oblastí. Možno sa v ňom vydať na cestu do vnútra ľudského tela alebo si vo vysokom rozlíšení pozrieť zábery z mikrosveta hmyzu či sa pozrieť do nanosveta elementárnych častíc hmoty a kvantovej fyziky. Umožňuje to pridanie dvoch, prípadne viacerých výkonných digitálnych projektorov, ktoré riadi počítač. Kvalita projekcie hviezd síce nie je taká dokonalá ako pri optomechanických planetáriách, no digitálna projekcia umožňuje sledovať hviezdy nielen tak, ako ich vidieť zo Zeme, ale aj v priestore a čase. Rovnako aj projekcia videí a animácií je oveľa komfortnejšia.

Digitálne planetáriá sa dodávajú aj s jednotkou, ktorá slúži na produkciu audiovizuálnych programov, a to jednak na produkciu programov pre planetárium, a jednak na produkciu animácií a audiovizuálnych krátkych filmov na prezentačné alebo reklamné účely. K digitáriu patrí aj simulátor hviezdnej oblohy, ktorý ponúka možnosť skúmať oblohu v reálnom čase a cestovať ním v 3D vizualizácii až na okraj našej galaxie.

Na trhu pôsobia dvaja hlavní dodávatelia technológie pre planetáriá: francúzska firma RSA Cosmos, ktorá používa komponenty japonskej spoločnosti GOTO a americká Sky-Scan. Každá z nich má patentované unikátne projekčné riešenia. SkyExplorer od RSA Cosmos má napríklad integrovaný povrch planét v 3D a textúry „Planet observer“ vo vysokom rozlíšení až 15m/pixel s homogénnym podaním farieb celej planéty. Vďaka tomu môžete pristáť na akejkoľvek lokalite na Zemi bez toho, aby ste zaznamenali akúkoľvek farebnú škvrnu. Udržať zážitok z vizualizácie čo najviac realisticky, to je veľmi dôležitý benefit, ktorý táto technológia umožňuje. Systém tiež umožňuje prelety nad povrchom planét alebo ich obiehanie pomocou navigačných ovládačov, prelietanie z jedného objektu na druhý pomocou jednoduchého tlačidla „GO TO“. Všetky príkazy počas živého programu môžu byť zaznamenané a ako skript znovu prehrané. Skript môže byť neskôr aj editovaný či vylepšený v editačnom programe, ktorý je súčasťou produkčného softwaru DomeManager. SkyExplorer má tiež integrovanú simuláciu skutočnej atmosféry (tzv. „multiple scattering“) okolo Zeme a Marsu. Tento algoritmus ponúka realistickú atmosféru a svetelné efekty vo vzťahu k pozícii Slnka a tiež k pozícii pozorovateľa. Farba atmosféry je v reálnom čase a možno ju kedykoľvek odstrániť – počas prebiehajúceho programu aj neskôr v nahranom skripte.

 

Veda, učenie, zábava

Požiadavky verejnosti na vedeckú popularizáciu prírodných vied kopírujú vývoj vedeckých znalostí aj technologických možností zobrazovacích systémov. Vývoj trhu s planetáriami spolu s vývojom zobrazovacích technológií významne rozšíril možnosti atypických programov a učenie sa tak kombinuje so zábavou a zaujímavým pozorovaním hviezdnej oblohy. Obraz digitálnej kvality s vysokým rozlíšením sa zobrazuje na celej ploche planetária a divák sa tak môže ponárať do hlbín úžasného vesmíru. Nezabudnuteľné zážitky sú pritom vždy vedecky korektné. Digitálny systém umožňuje v planetáriu vytvoriť kvalitný program, kombinujúci vedu, kultúru, umenie, kreativitu a vzdelávanie.

 

plôšky

Čo sa používa v digitáriu

* Veľké množstvo objektov z katalógu hviezd (100.000 hviezd)

* Objekty slnečnej sústavy (Slnko, planéty, satelity planét, kométy, planétky a ich skupiny, meteory)

* Obrazy všetkých 88 súhvezdí v rôznych variantoch

* Model našej galaxie

* Medzinárodná kozmická stanica

* Textúry povrchov všetkých planét slnečnej sústavy s možnosťou ďalšej editácie a aktualizácie prostredníctvom webu (novoobjavené objekty, kométy, exoplanéty)

* Špeciálne astronomické simulácie spojitého a skokového presunu pozorovacieho stanovišťa na povrchy telies slnečnej sústavy

* Vykreslenie trajektórií, pohyb hviezd a zmeny ich polôh vďaka paralaxe a precesii zemskej osy

* Vlastné 3D moduly s vlastnou textúrou a nastaviteľnou priehľadnosťou (opacita) v štandardných grafických formátoch

* Práca s alfa maskou (alfa kanálom) pri štandardných grafických formátoch statických aj dynamických obrazov (video)

 

Stellarium

* Ide o počítačový program pre simuláciu planetária. Program je dostupný pre operačné systémy Linux, Windows a Mac OS X.

* Program využíva grafickú knižnicu OpenGL pre renderovanie takmer realistickej trojrozmernej oblohy v reálnom čase.

* Pomocou Stellaria možno sledovať aj malé hviezdy, ktoré by inak bolo možné vidieť len prostredníctvom teleskopu.

* Program vyvíja francúzsky programátor Fabien Chéreau, ktorý tento projekt spustil v roku 2001. V súčasnosti je k dispozícii verzia z roku 2013.

* Stellarium ponúka 600.000 hviezd z katalógu Hipparcos, všetky planéty, planétky, krátko periodické kométy a najdôležitejšie a najznámejšie mesiace slnečnej sústavy.

* Program dokáže vizualizovať aj polohu známejších satelitov vrátane ISS a ponúka okrem iného panoramatický pohľad, zemskú atmosféru, východ a západ Slnka.

* K dispozícii sú pre malých či veľkých vedcov aj zobrazenia súhvezdí, sférické panoramatické projekcie krajín i stereografické zobrazenie oblohy.

* Kto by mal záujem, môže program rozšíriť pomocou dodatočných katalógov až o neuveriteľných viac ako 210 miliónov hviezd do 18 magnitúdy.

 

Peter Wachter
foto SITA, NASA, archív