AG-Bericht 2026 Computersimulationen in der Astronomie

Das Ziel dieser AG war es, die Grundlagen des Einsatzes von Computersimulationen in der Astronomie zu erlernen. Hierzu haben wir zuerst verschiedene Kräfte- und Bewegungsgleichungen für den freien Fall und die Anziehung zwischen Masseobjekten als Funktion von Zeit, Ort und Masse beschrieben. Um die Simulation am Computer zu ermöglichen, haben wir die Formeln diskretisiert und im Anschluss zur Simulation eigene Python-Skripte geschrieben. Hierbei haben wir, unterstützt durch unsere Betreuerin, die Syntax der Sprache von Grund auf erlernt und angewandt. Subjekt unserer Arbeit war die erfolgreiche des Falls einer Eiskugel zum Boden ;(. Die Erweiterung auf eine Kollision zwischen Erde und Sonne stieß bei hohen Geschwindigkeiten und langen Zeiträumen an ihre Grenzen. Zur Lösung haben wir Algorithmen zur zustandsabhängigen Anpassung der Schrittweite entwickelt und erprobt. Anschließend haben wir unsere Simulationen vom eindimensionalen Raum in einen zweidimensionalen erweitert und auf das Sonnensystem angewandt. Dadurch konnten wir mit komplexeren Berechnungen erste Planeten auf Orbits schicken. Die simulierten Objekte und resultierenden Bewegungen wurden mithilfe einer vorbereiteten Bibliothek visualisiert. Im weiteren Verlauf haben wir das Projekt in Eigenregie und Unterstützung unserer Betreuerin in unterschiedliche Richtungen weiterentwickelt. So wurde die Visualisierung durch Graphiken verbessert und es entstand die Möglichkeit, eine Vielzahl von Asteroiden gleichzeitig zu simulieren. Besonders angenehm war dabei die Kombination aus selbstständigem Arbeiten und Anregungen und Hilfe durch unsere Kursleisung, ebenso wie die Hilfe untereinander. Probleme und Schwierigkeiten konnten immer durch gemeinsames Debugging und gemeinsam mit unserer Betreuerin erfolgreich behoben werden und zusammen konnten auch neue Ideen entwickelt werden. Auch auf sauberen Code und insbesondere auf Auslagerung in Funktionen wurde geachtet, wodurch nicht nur bei der Erweiterung des Codes, sondern auch bei Änderung von Einstellungen Arbeit gespart werden konnte.Die Verbindung dieser AG mit dem Vega Camp ermöglichte es uns auch während unserer Freizeit im Camp eigene Ideen weiterzuentwickeln, manche Teilnemer haben auch außerhalb der Kurszeit an ihren Projekten weitergearbeitet.Am Ende der AG konnten wir alle eigenen Planetensystemen beim simulierten Umkreisen zusehen.