Orbiter โปรแกรมจำลองการบินในอวกาศเชิงฟิสิกส์

Orbiter เป็นโปรแกรมจำลองการบินในอวกาศ (Space Flight Simulator) ที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อจำลองการเดินทางในอวกาศโดยใช้หลักฟิสิกส์นิวโทเนียน (Newtonian physics) ที่มีความสมจริงสูง โปรแกรมนี้เปิดตัวครั้งแรกเมื่อวันที่ 27 พฤศจิกายน ค.ศ. 2000 และมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยเวอร์ชันล่าสุดคือ "Orbiter 2024" ซึ่งปล่อยออกมาเมื่อวันที่ 31 ธันวาคม ค.ศ. 2024 ทั้งนี้ Martin Schweiger ผู้พัฒนาได้ประกาศให้ Orbiter เป็นซอฟต์แวร์แบบโอเพนซอร์สภายใต้สัญญาอนุญาต MIT (MIT License)

ประวัติและการพัฒนา

Orbiter พัฒนาโดย Martin Schweiger ซึ่งในขณะนั้นเป็นนักวิจัยอาวุโสในภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่ University College London แรงจูงใจในการสร้างโปรแกรมนี้เกิดจากความรู้สึกว่าโปรแกรมจำลองการบินในอวกาศที่มีอยู่ในขณะนั้นขาดโมเดลการบินที่อิงตามหลักฟิสิกส์ที่สมจริง เขาจึงต้องการสร้างเครื่องมือที่ทำให้การเรียนรู้แนวคิดทางฟิสิกส์เป็นเรื่องที่น่าสนุก ด้วยเหตุนี้ Orbiter จึงถูกนำไปใช้เป็นสื่อการสอนในห้องเรียน และมีชุมชนนักพัฒนาส่วนเสริม (Add-on) ที่ช่วยสร้างยานอวกาศทั้งที่มีอยู่จริงและยานสมมติ รวมถึงการเพิ่มดาวเคราะห์และระบบดาวเคราะห์ใหม่ๆ เข้าไปในโปรแกรม

คุณสมบัติและการทำงานของโปรแกรม

ระบบฟิสิกส์และความสมจริง

Orbiter มุ่งเน้นความสมจริงในระดับสูง โดยมีการจำลองการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ ผลกระทบจากแรงโน้มถ่วง (รวมถึงแรงโน้มถ่วงแบบไม่เป็นทรงกลมสมบูรณ์) การบินในชั้นบรรยากาศ และการเสื่อมถอยของวงโคจร (Orbital decay) โดยใช้การคำนวณตำแหน่งดาวเคราะห์ตามโซลูชัน VSOP87 และจำลองระบบโลก-ดวงจันทร์ด้วยโมเดล ELP2000

อย่างไรก็ตาม โปรแกรมจำลองเฉพาะกลศาสตร์นิวโทเนียนแบบ n-body โดยไม่ได้นำผลกระทบจากทฤษฎีสัมพัทธภาพ (Relativistic effects) มาคำนวณ เช่น ปรากฏการณ์การยืดออกของเวลา (Time dilation)

การสำรวจและยานอวกาศ

ผู้ใช้สามารถสำรวจระบบสุริยะผ่านยานอวกาศหลากหลายรูปแบบ ทั้งยานที่มีอยู่จริง เช่น กระสวยอวกาศ Atlantis และยานสมมติ เช่น "Delta-Glider" ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อให้ผู้เริ่มต้นสามารถฝึกบินได้ง่ายขึ้น โปรแกรมรองรับการจำลองตั้งแต่การเคลื่อนที่บนพื้นดินไปจนถึงการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์ รวมถึงการเชื่อมต่อยาน (Docking) กับสถานีอวกาศหรือยานลำอื่น และการกู้คืนดาวเทียม

ระบบดาราศาสตร์และโหมดท้องฟ้าจำลอง

ระบบสุริยะใน Orbiter ประกอบด้วยดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ 8 ดวง และดวงจันทร์บริวารหลัก นอกจากนี้ยังมีฐานข้อมูลดาวฤกษ์กว่า 100,000 ดวงเพื่อใช้ในการแสดงผลทางทัศนียภาพ (แต่ไม่สามารถเดินทางระหว่างดวงดาวได้) โปรแกรมยังมีโหมดท้องฟ้าจำลอง (Planetarium mode) ที่สามารถแสดงเส้นตารางสุริยวิถี (Ecliptic grid) ชื่อกลุ่มดาว และระบุตำแหน่งของวัตถุต่างๆ ในระบบสุริยะ รวมถึงจุดสำคัญบนพื้นผิวดาว เช่น เมือง หรือสถานที่ทางธรณีวิทยา

ส่วนต่อประสานกับผู้ใช้และการควบคุม

อินเทอร์เฟซการควบคุมพื้นฐานประกอบด้วยจอแสดงผลอเนกประสงค์ (Multi-function displays) สองจอ และจอแสดงผลระดับสายตา (Head-up display) โดยสั่งการผ่านคีย์บอร์ดและเมาส์ นอกจากนี้ยังรองรับแผงควบคุมแบบกำหนดเอง ห้องนักบินเสมือนแบบ 3 มิติ (3-D virtual cockpits) และการรองรับ TrackIR เพื่อให้มุมมองในห้องนักบินเปลี่ยนตามการเคลื่อนไหวของศีรษะผู้เล่นจริง

ระบบเสียงและกราฟิก

ในเวอร์ชันก่อนปี 2024 Orbiter ไม่มีระบบเสียงในตัว แต่ผู้ใช้สามารถติดตั้งส่วนเสริมอย่าง OrbiterSound หรือ XRSound เพื่อเพิ่มเสียงเครื่องยนต์และเสียงบรรยากาศในห้องนักบิน อย่างไรก็ตาม ในเวอร์ชัน Orbiter 2024 ได้มีการรวม XRSound เข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของแพ็กเกจพื้นฐาน โดยผู้ใช้ต้องเปิดใช้งานผ่านตัวเลือกใน Launchpad

ด้านกราฟิก ตั้งแต่เวอร์ชัน 2016 เป็นต้นมา โปรแกรมได้เพิ่มการจำลองระดับความสูงของพื้นผิว (Terrain elevation) สำหรับโลก ดวงจันทร์ และดาวอังคาร รวมถึงรองรับพื้นผิวที่มีความละเอียดสูงขึ้นและระบบเมฆ