かつて谷甲州と言う人はネパールの山中で航空宇宙軍史を書くためにタイガー計算機を使って計算していたわけだが、あれから２０年、パソコンも普及し、計算能力も向上した。宇宙ＳＦを書くための環境は著しく整備されている。
そういうわけで、宇宙ＳＦを書くのに役に立ちそうなソフトウエアを幾つか紹介してみようと思う。もっとも、ぶっちゃけた話をするとエクセルなどのスプレッドシートがあれば、ホーマン軌道の計算とかローレンツ変換とか大概の計算はできるんですけどね。でもそれじゃ原稿的に華がないじゃありませんか。
というわけで華のある奴を色々。ただし選択基準は俺の主観です。
華があるし、何年何月の太陽系の惑星配置なども表示してくれる。思った以上に使いでのあるソフトなのであります。
最初にとりあげるのはＸｐｌｎｓ。
Ｘｐｌｎｓというから「未知の計画」のことかと誤解する人がいるかもしれないが――まぁ、普通はそんな馬鹿な解釈はしないだろうけど。だいたい計画はｐｌａｎだろう――そういう意味ではない。ちなみによく 世間で「＋α」などという表現を目にすることがあるが、これは本当は「＋Ｘ」が正しいのだという。「Ｘｐｌｎｓ」を「未知の計画」と解釈できるなら、「＋α」よりも「＋Ｘ」が正しいことが理解できよう。じゃあどうして「Ｘ」が「α」になってしまったかというと、外人が筆記体で書いた「Ｘ」を日本人が「α」と誤読したためらしい。まぁ、世の中、最初にしくじると物事後々まで尾をひくということですね。
それでＸｐｌｎｓのＸだがＵｎｉｘ系ＯＳ用ウィンドウシステムのＸ Ｗｉｎｄｏｗ上で走ると言うことらしい。ちなみにこれはＸ Ｗｉｎｄｏｗなのであって決してＸ Ｗｉｎｄｏｗｓではない。大した違いでは無いように思われるかもしれないが、年季の入ったＵｎｉｘ使いに言わせると、Ｘ Ｗｉｎｄｏｗは絶対にＸ ＷｉｎｄｏｗｓなどとＭＳの製品のような呼び方はしてはいけないのだという。
ＷｉｎｄｏｗとＷｉｎｄｏｗｓのｓのあるなしは、ＳＦと架空戦記くらいに大きな隔たりがあるものなのである。ただ「覇者の戦塵」が歴史改変ＳＦで、架空戦記とは別物であるのはＳＦ者にはわかるが、他の人にはすぐには理解できないように、Ｕｎｉｘ使いでないとＷｉｎｄｏｗとＷｉｎｄｏｗｓの違いはよくわからない。
まぁ、ともかくＸｐｌｎｓはＸ Ｗｉｎｄｏｗ上で動くのである。最近はＬｉｎｕｘやＦｒｅｅ ＢＳＤ――などと全角のアルファベットで書いているけど、これもきっと半角で書かねばいかん！ と思っている人もいるんだろうな――が普及しているので、普通のパソコンでＬｉｎｕｘなりＦｒｅｅ ＢＳＤをインストールしてあれば「家のはサーバー用でコマンドラインさえ使えるならばＸは不要」という人以外はＸｐｌｎｓを走らせることができる。
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| 図1-1 |
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とりあえず走らせると図１−１のような画面が現れる。
どこかで見たような画面だと思う人もいるかもしれない。まぁ、プラネタリウムソフトなのだから、再現する夜空が同じなのは不思議でも何でもない。ただこのＸｐｌｎｓはもともとＳｔｅｌｌａ
Ｎａｖｉｇａｔｏｒの商用コードを含んでいるので、画面構成などを見たことがあるような気がするのはそうしたことも関係するだろう。
普通はＬｉｎｕｘ系のフリーソフトはソースも添付されたりするのだけども、このソフトの場合は商用コードが含まれているため配布はバイナリー形式のみである。
ＲＰＭ形式の配布も行われており、この場合は、Ｘｐｌｎｓ（Ｘｐｌｎｓ本体）、ｘｐｌｎｓ−ｅｌｍ（軌道要素データ）、ｘｐｌｎｓ−ｃａｔ（追加恒星データ）、ｘｌｎｓ−ｉｍｇ（画像データ）の４ファイルをインストールする。Ｒｅｄ Ｈａｔ系はこれで簡単にインストールできる。ＲＰＭ形式を採用していないディストリビューションについては何か方法があるらしいが俺は知らない。
もともと商用ソフトだった物なので使いやすい割には機能も豊富で図１−２みたいな正座早見盤のような画面も表示できる他、図１−３のように天球上を星が移動する様を再現する事もできる。この図では光跡を残しているが、残さないようにすることも可能だ。
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| 図1-2 | 図1-3 |
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ちなみにひょっとすると気になる人もいるかもしれないので書いておくと、図のデスクトップ環境はＫＤＥを使用してます。
関連ＵＲＬ：
http://www.astroarts.com/products/xplns/index-j.html
それでｘは良いとしてｅｐｈｅｍは何の意味かといえば、ｅｐｈｅｍｅｒｉｓつまり暦のことです。この名前からもわかるように、このソフトはプラネタリウムソフトというよりも観測支援ソフトと呼ぶ方が実は正しいかもしれない。
もともとはｘｅｐｈｅｍはｘの無いｅｐｈｅｍというＤＯＳ上で作動する軌道計算ソフトだったという。
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| 図2-1 |
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図２−１なんかを見るとプラネタリウムソフトそのものだが、これはこのソフトの能力のほんの一部に過ぎないという。
本来の使い方は天体の観測計画を立てるような場合に、目標の天体が何時にどこからどのように現れるかなどを知るためのものらしいのだ。じっさい最新バージョンではこのｘｅｐｈｅｍは天体望遠鏡の制御もできるのだという。そういう点でまさに本格的な天体ソフトであろう。
このソフトの多機能ぶりは多くの人々の唱える所で、正直言って私などはとても使いこなしておりますなどとはとても口にできないが、その一部の機能だけでも感心させられることが多い。
例えば図２−２の写真。これは見てわかるとおり、ある時間における太陽系の惑星配置図だ。この機能もなかなか重宝だが、いまどきの天体ソフトでは比較的ありふれた機能だろう。ところがｘｅｐｈｅｍでは太陽系表示でも一味違う。それがわかるのが図２−３の写真。太陽系の惑星配置の視点を変えることができるのだ。真上からも斜め上からも、真下からさえ眺めることができる。しかもこの惑星の運行は自由に過去・未来へと動かすことができるのであります。もちろん縮尺の調整も可能で、内惑星だけをクローズアップもできる。
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| 図2-2 | 図2-3 |
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さらに驚嘆すべきなのは、天体観測支援ソフトならではの機能。図２−４を見れば一目瞭然だが、土星の主要な衛星の配置もわかってしまうのである。もちろん土星だけでなく木星や火星などめぼしい惑星で同じことができる。
宇宙ＳＦを考える時に、木星や土星の衛星配置が重要になるようなこともあるわけだが、そういう時にこのような機能は非常に強力な道具となろう。
宇宙ＳＦを書く場合の強力な機能としては図２−５の機能なども忘れられない。
基本的に土星の衛星配置と同じ物なのだが、火星や月に関してはこのように満ち欠けまで再現してくれる。まぁ、『宇宙船から火星がどう見えるか？』みたいな描写ではそのまま使えないが、それでも計算のためのとっかかりにはなる。
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| 図2-4 | 図2-5 |
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また火星では無く地球を選ぶと地球上の昼夜の境界線表示なども行ってくれる。もともと天体観測支援ソフトであるので、国際天文連合（ＩＡＵ）のホームページなどから軌道ファイルを入手し、最新の彗星や小惑星のデータを表示させることも可能。天体のデータフォーマットは決まっているから、自分で宇宙船の軌道データを読ませれば、それがいつごろどこにいて、どの惑星からどういう位置関係にあるかを表示させることも可能だ。俺はそこまでやってないけど。
関連ＵＲＬ：
http://www.ClearSkyInstitute.com/xephem/xephem.html
ＯｐｅｎＵｎｉｖｅｒｓｅは少し前まではＳｓｙｓｔｅｍと呼ばれていた。その心は太陽系シミュレーターである。つまり太陽系内のグランドツアーを再現することが可能なのである。
このソフトは若干のディストリビューションが自前でＲＰＭにした物をのぞくと解凍してｍｅｋｅしてインストールする必要があるのだが、まぁ、この辺はごく普通の作業なのでそれほど面倒なことではない。むしろ面倒なのは、このソフトはＯｐｅｎＧＬを前提としているので、あらかじめＭｅｓａ３Ｄをインストールする必要があることだろう。でもこれもそれほど面倒じゃない。俺は苦労したけど。
ｋｔｅｒｍか何かでコマンドラインから openuniverse& と入力するとソフトウェアは起動する。でも openunivers& では起動しません。openunivers&と入力すると、コマンドラインからちっとも起動しないが、しかしインストール自体はうまくいっていて、はてさてＭｅｓａ３Ｄのインストールでしくじったのだろうか……などと悩むことになります。普通は悩まないって？ 悪かったね。
起動するとＯｐｅｎＵｎｉｖｅｒｓｅは幾つかの起動画面を切り替えて表示します。太陽と土星のツーショットのように、エンターテイメントだから私の小説は考証はしません、なんてふざけたことを抜かす架空戦記のごとく、絶対あり得ない絵が立上がることもありますし、小惑星エロスが通過する画像が立上がることもあります。
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| 図3-1 |
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起動画面が終わると図３−１のような画面からプログラムは始まります。このプログラムインストールのときにＧＬＵＩライブラリーも先んじて入れておくとＧＵＩによりマウスで操作できるそうですが、私はやってません。
しかし、立上がって表示されるのはこの画面だけで、果たしてこれをどうするのかというと、昔のＤＯＳプログラムのごとくキーボードで操作します。
しかし、いきなりキー操作もわかんないでしょうから、最初はデモ画面を表示させるのが良いでしょう。とりあえずキーボードの「ｄ」を押すとデモンストレーションで太陽系をまわってくれます。
図３−２はそのひとこまですが、太陽周辺をまわる時のレンズのフレアを再現しています。これを見て「ここまでやるか！」と思うか、「なんでこんなことをやるわけ？」と感じるかは個人の資質でしょうから私からはとやかくは申しません。ともかくこういう風な絵もあるということで。
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| 図3-2 | 図3-3 |
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デモ画面はわかったとして、例えば適当な惑星に行きたい時はどうするか？ このような時には表示する対象を切り替える。具体的には「Ｈｏｍｅ」「Ｅｎｄ」キーにて行う。このキーを順に押して行くと追尾する天体が変わって行く。だから例えば土星を選ぶと図３−３のような姿を見ることができる。もちろんカメラの視点なども変えることができるのは言うまでもない。こういうことができるなら、惑星に接近した時に、それがどのように観察できるかを具体的に知ることができるわけだ。
Ｏｐｅｎｕｎｉｖｅｒｓｅの凄い所は、そうして観察できるのが惑星にとどまらないという点にある。例えばそれは図３−４でもわかるだろう。これは何かと言えば、いまその筋では注目度Ｎｏ１の天体、木星の衛星エウロパである。ボイジャーとかガリレオなどの惑星探査機のおかげで、こうした画像作製に必要なテクスチャーが使えるので、彼のごとくリアルな惑星映像を表現できる。ちなみにＯｐｅｎｕｎｉｖｅｒｓｅのインストール用のファイルにouhires.zipというのがあるのだが、これは標準画像では無く、探査機等などのデータを利用したハイレゾ画像のファイルである。これを使うとメモリーは食うし、ＣＰＵにも負荷がかかるらしいのだが、それはそれは美しい画像を再現するという。俺は生憎と入れてませんけど。まぁ、標準画像の木星でも図３−５程度の画質は保ててます。
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| 図3-4 | 図3-5 |
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ちなみに今回、画像としては表示していないが、Ｏｐｅｎｕｎｉｖｅｒｓｅには宇宙船の画像も幾つか用意されている。２００１年のディスカバリー号はいうに及ばず、スペースシャトル、ＡＰＯＬＬＯ１３などが人工天体として含められている。
これらも「Ｈｏｍｅ」、「Ｅｎｄ」キーで選択できるわけだが、そこで「ｗ」キーを押すとカメラ自動追尾モードになり、宇宙船と一緒に視点を移動させることができる。あとは適当にキーを操作すると、宇宙船の操縦を行うことも不可能ではない。
これがあれば太陽系の惑星などが理解できるわけでは無いが、絵的なイメージはつかめることは間違いない。まぁ、原理も理解できないで絵的なイメージだけあっても意味は無いですけどね。
関連ＵＲＬ：
http://openuniverse.sourceforge.net/
そういう場合の計算にはスプレッドシートが中々便利である。谷甲州さんはいまは知らないが、前まではマルチプランで軌道計算などを行っていたという。計算機よりも楽だとのことだったが、そりゃタイガー計算機よりは楽でしょう、確かに。
しかしながら、それらで導いた数値列は、そのままでは何を意味しているか良くわからないことも確かにある。例えばスプレッドシートにＡからＧまでの欄に数字が並んでいて、行ごとにそれらが変化している。そしてある行でＢ、Ｃ、ＤとＥ，Ｆ，Ｇのデータが一致した時のＡの値が、二つの軌道を移動する宇宙船がランデブーをした時間を表す……などという計算を行うことは十分に考えられるが、二つの軌道が実際どういう関係かを数字だけで読み取るのは難しい。単純な円軌道ならともかく、離心率の大きな楕円軌道だとなかなか分かりにくい。
またランデブーではなく宇宙船と機動爆雷の衝突みたいな状況では、ランデブーの際の速度を一致させる必要も無いため、軌道傾斜が大きく食い違っていても、その瞬間の座標さえ一致していれば問題はない。だがそれをイメージするのは難しい。
このような時に数値列を分かりやすく視覚化してくれるソフトがあると大変にありがたい。そうした物の代表がＧｎｕｐｌｏｔであります。
実は私は長らくＧｎｕｐｌｏｔとは有名なフリーソフトでもあるので、てっきりＧＮＵプロジェクトの何かだとばかり思っていた。ところがよく調べてみるとＧＮＵプロジェクトとは直接関係がないらしい。このソフトウエアを開発したグループは最初、ｎｅｗｐｌｏｔという名前にしたかったらしい。ところがｎｅｗｐｌｏｔという商用ソフトがすでに存在していたためにＧｎｕｐｌｏｔという名前にしたらしい。
このプログラムもまたＸ Ｗｉｎｄｏｗシステム上で結果を表示するのだが、そのための操作はｋｔｅｒｍなどによりコマンドラインから行う。で、Ｘ Ｗｉｎｄｏｗシステムらしいのは結果の表示だけで、じつはコマンドラインからの操作こそがこのプログラムでは重要になる。
コマンドラインから gnuplot& と入力するとターミナル上で gnuplot> というメッセージが表示される。あとはこのメッセージに従いコマンドを与える。つまりコマンド・インタープリタがこのＧｎｕｐｌｏｔの正体といえるだろう。
たとえば gnuplot>plot sin(x) などと入力すると、瞬時にサインカーブを描いてくれる。多少、計算式を複雑にしても同様だ。
だがこのプログラムは計算式を表示するだけでは無く、計算結果を出力したファイルのデータに従い、その数値をグラフ化する。たとえば図４−１のように。これは地球を中心として遠点距離３２００キロ、近点距離２１００キロの楕円軌道の軌跡を計算し、それを表示した物である。
じっさいにこの楕円軌道があったとすると、地面の下を人工衛星が回っていることになるが、計算だけならこういうこともできるわけだ。イメージとして楕円軌道であることがわかるだろう。ちなみにこの軌道のデータの計算はエクセルで行っている。多少、工夫すると図４−２みたいな軌跡も描かれる。これは先のデータである時間における人工衛星の軌跡と位置を表示させた物だ。
ただデータを視覚化したといっても、それはあくまでもデータの視覚化に過ぎず、計算内容について、その意味を理解していないとデータを視覚化したところで得られる物は何もない。図４−１と図４−２の二つのグラフにしてもそう。ちょっと見ると横方向に長いので、そういう楕円軌道と思うかもしれない。が、それは大きな間違い。遠点距離３２００キロ、近点距離２１００キロの楕円軌道というのは、それほど顕著に楕円であることはわからない。まして横方向の楕円軌道であれば、図４−２の楕円軌道はかなり妙な位置から軌跡が始まっていることになる。
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| 図4-1 | 図4-2 |
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このようにデータの視覚化は簡単であるが、そこから意味を読み取るためには、その問題について理解している必要がある。宇宙ＳＦに限らないが、小説を書くのは人間であって、道具であるコンピュータではない。
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| 図4-3 |
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さて、Ｇｎｕｐｌｏｔは計算結果を表示するだけでなく、色々と応用が利く。たとえば図４−３がそう。これは何かと言えば太陽を中心として半径２０光年以内に存在する恒星の立体配置を描いた物だ。図４−３では視点は固定だが、Ｇｎｕｐｌｏｔにはもちろん視点を変える機能がついている。だからこうした恒星の立体図などもコマンドラインからのパラメーターの設定を変えるだけで真上からみたり、真下から見たりするようなことも可能となる……はずだ、やったことは無いけど。
１０年くらい前に同じことをＢＡＳＩＣでプログラムを組んで表示したことがあるのだが、その時の手間を考えるならＧｎｕｐｌｏｔは非常に強力な道具と言えるかもしれない。
関連ＵＲＬ：
http://www.cs.dartmouth.edu/gnuplot_info.html
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