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Les logiciels de simulation [en astronomie] / Mario Tessier -- Astronomie-Québec, 2(5), septembre-octobre 1992, pages 24-26 (À suivre).


« Et pourtant elle bouge !». Galilée

L'avènement de l'informatique a permis le développement d'un outil particulièrement puissant dans des domaines aussi divers que la science, l'éducation et le divertissement : la simulation informatique. L'astronomie a bénéficié tout particulièrement de ce nouvel outil parce que les modèles mathématiques régissant la mécanique céleste sont bien connus depuis Kepler et Newton et qu'il est facile de vérifier l'exactitude des calculs par l'observation.

Le logiciel de simulation en astronomie permet, en général, d'animer des corps célestes selon des paramêtres que l'on peut contrôler à volonté. Dans d'autres cas, il reproduit des phénomènes astronomiques.

L'astronome amateur, qu'il soit débutant ou aguerri, trouvera dans les logiciels de simulation un triple intérêt.

  1. L'aspect scientifique : le logiciel de simulation est d'abord un instrument scientifique de haute précision car il est généralement basé sur des calculs d'éphémérides afin d'offir la plus grande exactitude possible. L'astronome pourra ainsi visualiser à l'écran le transit d'un satellite jovien en temps réel ou, en moins de deux minutes, le déplacement héliocentrique des planètes au cours d'une année. L'astrophysicien, quant à lui, pourra examiner l'évolution de deux galaxies en collision, ou étudier la dynamique d'un amas stellaire. Le féru d'astronautique aura la possibilité de suivre la trajectoire des sondes spatiales.

  2. L'aspect didactique : si l'amateur débutant est rebuté par l'apprentissage de notions abstraites, souvent nécessaires pour passer à des stades plus avancés dans la compréhension des phénomènes astronomiques, il trouvera cependant une aide précieuse dans les logiciels de simulation. Ceux-ci lui permettront de visualiser ces phénomènes astronomiques, sous divers angles et selon des vitesses et des grossissement appropriés. Par exemple, un programme de simulation gravitationnelle lui fera prendre conscience de l'importance relative de la masse et de la vitesse dans la détermination des trajectoires orbitales. Dans Dance of the Planets, il verra immédiatement quand et pourquoi les comètes apparaissent plus brillantes selon leur position par rapport au Soleil et à la Terre. Grâce à Solarsim, il verra pourquoi le passage de 1910 était plus brillant que le passage de 1986.

  3. L'aspect ludique : il faut bien l'avouer : la simulation est intéressante en et par elle-même. Certains logiciels, extrêmement bien faits et puissants comme Vistapro ou Dance of the Planets se comparent presque avec l'observation en nature. Et ils nous familiarisent avec des phénomènes que nous n'avons peut être jamais eu la chance d'observer réellement, que ce soit une éclipse solaire, une occultation d'un satellite de Jupiter, un transit de Mercure. D'autres logiciels nous offrent la chance de rêver en nous embarquant sur la sonde Voyager dans sa traversée du système de Saturne, d'observer la Terre vue d'un satellite artificiel orbitant à 1000 km d'altitude, ou encore de voir la planète Mars terraformée, avec un Mons Olympia donnant refuge à une végétation variée, et traversant un ciel rose troué de nuages...

Afin de faciliter l'analyse et le choix des programmes, j'ai classifié arbitrairement les programmes de simulation selon les six types les plus répandus : 1) la simulation gravitationnelle en général, 2) la simulation de satellites naturels, 3) la simulation planétaire ou les "orrery", 4) la simulation d'amas stellaires, et 5) la simulation de véhicules spatiaux (satellites artificiels et sondes spatiales). Aujourd'hui, nous verrons les deux premiers types.

  1. Simulation gravitationnelle

    Les logiciels de simulation gravitationnelle ont comme fonction principale de reproduire à l'écran les mouvements de deux ou plusieurs objets en interaction entre eux, selon les lois de la gravitation. Ces programmes sont généralement à mi-chemin entre l'outil didactique, où l'on démontre les lois de la mécanique céleste, et un simulateur théorique, où l'on peut faire des expériences avec des objets dont on contrôle la distance, la masse et la vitesse.

    TITRE : Celestial Mechanics Simulator 0.1
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : gratuit
    SUPPORT    : Carte CGA
    ADRESSE    : Eric Scheirer
    ANNEE      : 1988
    DEMO DISPONIBLE
    DOMAINE PUBLIC
    COMMENTAIRE : Excellent petit programme, idéal pour étudier la
                  dynamique des amas stellaires.  Nombreuses fonctions
                  d'animation.  Ne semble fonctionner cependant qu'en
                  mode CGA.  Le code source est disponible au prix de
                  15 $US.
    
    
    TITRE : Gravitation Ltd.
    ORDINATEUR : Mac              PRIX : 20 $US
    ADRESSE    : Jeff Rommereide
                 343 Elma Ave.
                 Laurel Springs, NJ 08021
    ANNEE      : 1989
    RECENSION  : Sky & Telescope, July 1989, p.80
    COMMENTAIRE : Montre taille relative des objets.  Interface
                  intuitif.  Excellent.
    
    
    TITRE : Gravitator
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : 39.95 $US    POSTE : 5 $US
    SUPPORT    : Carte CGA
    ADRESSE    : Zephyr Services
                 1900 Murray Avenue Dept. A
                 Pittsburgh, PA 15217
    TELEPHONE  : 1-800-533-6666
    TELECOPIEUR: (412) 422-9930
    ANNEE      : 1991
    COMMENTAIRE : Simulateur gravitationnel avec toutes les fonctions
                  habituelles.  Manuel avec théorie et exemples.
    
    
    TITRE : Gravitator Plus
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : 89.95 $US    POSTE : 5 $US
    SUPPORT    : Cartes EGA\VGA
    ADRESSE    : Zephyr Services
    ANNEE      : 1992
    COMMENTAIRE : Version de luxe de Gravitator.
    
    
    TITRE : Gravitator Pro
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : 149.95 $US   POSTE : 5 $US
    SUPPORT    : Cartes EGA\VGA
    ADRESSE    : Zephyr Services
    ANNEE      : 1992
    COMMENTAIRE : Version plus avancée de Gravitator Plus.
    
    
    TITRE : Gravity
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : 49 $US
    ADRESSE    : Cross Educational Software
                 P.O. Box 1536, 504 E. Kentucky Ave.
                 Ruston, LA 71270
    ANNEE      : 1989
    RECENSION  : Sky & Telescope, July 1989, p.80
    
    
    TITRE : The Gravity Simulator 2.0
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : 15 $US
    EQUIPEMENT : 384 Ko RAM
    SUPPORT    : Cartes CGA\EGA\VGA\Hercules ; co-processeur math.
    ADRESSE    : Steve Safarik
                 P. O. Box 45072
                 Seattle, WA 98145-0072
    ANNEE      : 1990
    DEMO DISPONIBLE
    PARTAGICIEL
    COMMENTAIRE : Individu : 15 $ US.  Corporatif et éducatif : 30 $US.
                  Très bon simulateur théorique pour maitriser les
                  paramêtres fondamentaux : masse, densité, position et
                  vitesse initiales.  Permet d'animer jusqu'à 16 corps
                  célestes.  On peut visionner de n'importe quel point
                  dans l'espace et selon l'agrandissement désiré.
                  Contient déjà des exemples : système binaire,
                  pendule, orbite hyperbolique, etc.  Menu à fenêtres.
                  Excellent.
    
    
    TITRE : N-Body Solutions
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : 39.95 $US
    ADRESSE    : Bartelheimer Scientific Software
                 Mid City Station Box 402
                 Dayton, Ohio 45402
    ANNEE      : 1989
    RECENSION  : Sky & Telescope, July 1989, p.80
    COMMENTAIRE : Manuel.  Interface médiocre.  Pour amateurs avancés.
    
    
    TITRE : Orbit Simulation
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : gratuit
    SUPPORT    : Carte VGA
    ADRESSE    : Department of Astronautics
                 Attn : Director of Educational Technology
                 USAFA/DFAS
                 USAF Academy, CO 80840-5701
    TELEPHONE  : (719) 472-4110
    ANNEE      : 1991
    DEMO DISPONIBLE
    PARTAGICIEL
    COMMENTAIRE : Excellent programme rattaché au didacticiel (Learn
                  About Orbits) destiné aux pilotes et astronautes de
                  l'Académie d'astronautique de l'armée américaine.
                  Enseigne les concepts fondamentaux relatifs aux
                  satellites artificiels.  Il affiche une carte
                  équatoriale de l'orbite, une animation du satellite
                  autour du globe ainsi que les divers éléments
                  orbitaux.
    
    
    TITRE : Orbits 1.02
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : 59.95 $US
    EQUIPEMENT : 384 Ko RAM ; DOS 2.1+ ; coprocesseur math. recommendé
    SUPPORT    : Cartes CGA\EGA\VGA
    ADRESSE    : Academic Software Library
                 P. O. Box 8202
                 North Carolina State University
                 Raleigh, NC 27695-8202
    TELEPHONE  : 1-800-955-8275
    ANNEE      : 1992
    RECENSION  : Astronomy, July 1992, p.100
    


  2. Simulation de satellites naturels

    Ce type de programme se spécialise dans la reproduction des mouvements orbitaux des satellites naturels des planètes les plus proches de la Terre, c'est-à-dire facilement observables au télescope. Il s'agit donc surtout des lunes de Mars, Jupiter et Saturne. Ces logiciels nous permettent généralement de visualiser à l'écran l'évolution des principaux satellites autour de sa primaire, de la même façon que l'on pourrait les voir au télescope. Par exemple, pour Jupiter, il s'agira des quatre satellites galiléens : Io, Europa, Ganymède et Callisto.

    Ces logiciels sont fort utiles pour prévoir une soirée d'observation ou d'astrophotographie car l'amateur connaitra ainsi d'avance la configuration du champ astral qu'il recherche. De plus, grâce à ces programmes, il obtiendra l'heure précise (à la minute près) à laquelle se produira divers phénomènes astronomiques comme les éclipses, les occultations, les transits, etc.

    TITRE : Galileo's Four
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : 29.95 $US    POSTE : 3 $US
    SUPPORT    : Cartes CGA\EGA\VGA
    ADRESSE    : Zephyr Services
    ANNEE      : 1990
    COMMENTAIRE : Calcule positions des 4 satellites galiléens selon 3
                  orientations différentes : 1) vue polaire, 2) vue
                  équatoriale ; et 3) vue équatoriale agrandie (pour
                  transits et occultations).
    
    
    TITRE : Jovian Satellite Simulator and Charter
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : gratuit ?
    SUPPORT    : Carte CGA
    ADRESSE    : Ron Fowler
                 NightOwl Software, Inc.
    ANNEE      : 1988
    DEMO DISPONIBLE
    PARTAGICIEL
    COMMENTAIRE : Affiche les orbites des 4 satellites galiléens.
                  Simule les orbites en temps réel ou accéléré.
                  Possède une fonction de dessin graphique (comme dans
                  Sky & Telescope).  Permet de visionner les satellites
                  comme dans un oculaire de télescope.  Contrôle
                  l'époque, la vitesse et l'agrandissement.  Cependant,
                  le programme ne fait pas de différence entre les
                  éclipses et les transits.  Il ne calcule pas non plus
                  les variations de latitude.  Les satellites sont
                  montrés dans le plan équatorial.  Le programme n'est
                  pas très précis et commence à être désuet vis-à-vis
                  ses compétiteurs.
    
    
    TITRE : Jupiter's Moons
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : gratuit ?
    SUPPORT    : Carte EGA
    ADRESSE    : Ron Dawes et Larry LaBeau
    DEMO DISPONIBLE
    PARTAGICIEL
    COMMENTAIRE : Affiche les orbites des 4 satellites galiléens.
                  Possède des fonctions de zoom, de vitesse
                  d'animation, selon n'importe quelle date et heure.
                  L'affichage se fait en simulation de télescope Newton
                  ou Schmidt-Cassegrain.
    
    
    TITRE : Mars Moons Simulation 1.0
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : 10 $US
    SUPPORT    : Cartes CGA\EGA\VGA
    ADRESSE    : Basil H. Rowe
                 3489 Observatory Place
                 Cincinnati, OH 45208
    ANNEE      : 1988
    DEMO DISPONIBLE
    PARTAGICIEL
    COMMENTAIRE : Programme conçu par les astronomes du Cincinnati
                  Observatory.  Affiche la position des deux lunes de
                  Mars, Phobos et Deimos, autour de la planète.
                  L'affichage se fait selon les 2 modes habituels :
                  normal et inversé.  Donne également la magnitude, la
                  séparation et la position angulaire.  On peut
                  contrôler l'époque, l'agrandissement ainsi que le
                  champ de l'oculaire.  Excellent.  Le programme
                  dispose d'une fonction d'animation très utile.
    
    
    TITRE : Moons of Jupiter Orbital Clock
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : gratuit
    SUPPORT    : Cartes EGA\VGA
    ADRESSE    : Andrew Jones
                 Eagle Rock Village 4-6B
                 Budd Lake, NJ 07828
    ANNEE      : 1988
    DOMAINE PUBLIC
    COMMENTAIRE : Affiche les orbites des 4 satellites galiléens.
                  Donne un tableau des distances apparentes en km et
                  les pourcentages maximum d'élongation, un affichage
                  graphique des positions orbitales, un graphe bi-
                  dimentionnel de l'orbite.  On peut également obtenir
                  un graphe des orbites sur 3 jours ou sur 15 jours.
                  Le programme a été écrit en BASIC et compilé en
                  QuickBASIC 2.0.
    
    
    TITRE : Phenomena of Jupiter Satellites
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : gratuit
    SUPPORT    : Carte CGA
    DOMAINE PUBLIC
    COMMENTAIRE : Freeware.  Précis à quelques minustes près.
                  L'affichage consiste en tables numériques de position
                  et en animation graphique.  Donne les prédictions
                  pour les éclipses, occultations, transits et transits
                  de l'ombre.  L'affichage peut se faire en 2 modes :
                  les satellites se déplaçant d'est en ouest sur la
                  face de Jupiter, ou l'inverse, afin de correspondre
                  aux deux grands types de télescopes.
    
    
    TITRE : Saturn Moons 1.0
    ORDINATEUR : IBM              PRIX : gratuit ?
    SUPPORT    : Carte CGA\EGA\VGA
    ADRESSE    : Matt Orsie
    ANNEE      : 1992
    DEMO DISPONIBLE
    PARTAGICIEL
    COMMENTAIRE : Donne une copie imprimée des 6 lunes de Saturne les
                  plus observées : Mimas, Encelade, Téthys, Dioné, Rhéa
                  et Titan.  Calcule aussi le pourcentage d'élongation.
                  L'affichage se fait en 2 modes : Newton ou Cassegrain
                  réfracteur.  Très utile pour l'amateur désireux
                  d'observer les satellites dans les moments les plus
                  favorables.
    

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