Fulldome.pl

Blog o planetariach i technologii fulldome

Planetarium Porady

Przewodnik po przenośnym planetarium. Kopuła

Oto druga część cyklu pod tytułem "Co to jest planetarium" - krótki przewodnik. W części pierwszej - wprowadzeniu do tematu - ogólnie opisałem planetarium jako miejsce i pokazałem kilka polskich planetariów.

Dla porządku przypomnę jeszcze raz, co wchodzi w skład planetarium:

  • sala z kopułą jako ekranem,
  • system projekcyjny,
  • nagłośnienie,
  • seanse.

Tak jak wspomniałem we wprowadzeniu, pracuję na własny rachunek, od 2011 r. jeżdżąc do szkół i przedszkoli z przenośnym planetarium Bajkonur. Chciałbym podzielić się z Tobą moimi doświadczeniami.

Zacznijmy od kopuły

W dalszej części wpisu zajmę się wyłącznie kopułą przenośnego planetarium, jest to bowiem ten element zestawu, który rzuca się w oczy najbardziej ze względu na rozmiary. Ma on też ogromny wpływ na ogólny odbiór seansu przez widzów.

Najważniejsze cechy przenośnej kopuły to:

  • górna część ma kształt czaszy (mniej więcej połowa sfery),
  • "sufit" jest płynnie połączony ze ścianami,
  • konstrukcja na planie koła,
  • wewnętrzna strona kopuły jest ekranem projekcyjnym,
  • ciemność we wnętrzu,
  • utrzymanie kształtu dzięki ciągłemu napływowi powietrza z zewnątrz,
  • wydajna wentylacja,
  • jedno wejście,
  • brak podłogi.

Powoli i po kolei

Spróbujmy rozłożyć powyższą listę na czynniki pierwsze i dokładniej opisać kopułę.

Ekran projekcyjny w kształcie półsfery

Ten punkt objaśnię "dookoła", jeśli zatem nie interesują cię mocno rozbudowane wstępy, przejdź od razu do sedna sprawy.

W toku nauki szkolnej pojawia się geometria jako dział matematyki. Najpierw uczymy się o figurach płaskich, a następnie o bryłach, czyli figurach przestrzennych.

Można sobie łatwo wyobrazić, że ze sfery ("kuli pustej w środku") odcinamy pewien fragment. Cięcie powinno się odbyć w jednej płaszczyznie, jak gilotyną. Ten odcięty kawałek nazwiemy czaszą. Jeśli podzielimy sferę na dwie równe części, uzyskamy dwie półsfery.

Idealna kopuła planetarium powinna być półsferą. No dobrze, ale dlaczego? Otóż dlatego, że taki kształt "ma" niebo. Napisałem ma w cudzysłowiu, ponieważ prawdę powiedziawszy niebo nie ma żadnego określonego kształtu.

Dlaczego w takim razie w języku potocznym spotykamy się z określeniami sfera niebieska, sklepienie niebieskie czy firmament? Coś w tym musi być!

Żyjąc w okolicy wypełnionej budynkami, drzewami i innymi przeszkodami terenowymi nie zauważamy, że niebo faktycznie wygląda tak, jakby przykrywało całą okolicę. Będąc na otwartej, pustej przestrzeni - rozległym płaskim polu, pozbawionym drzew szczycie góry, otwartej od góry wieży widokowej z pełną panoramą - możemy odnieść wrażenie, że wszystkie punkty na widnokręgu położone są tak samo daleko. Innymi słowy stoimy w środku koła, którego brzegiem jest widnokrąg, potocznie nazywany horyzontem.

Nad głową natomiast mamy niebo. Gdy jest ono bezchmurne i jednolicie błękitne lub - jeszcze lepiej - mamy szczęście oglądać je w pogodną noc, niemal natychmiast odnosimy wrażenie, że niebo jest olbrzymią czaszą, której wymiar w pionie trudno jest oszacować. Przeszkody terenowe (budynki, drzewa, wydatne nierówności terenu) zaburzają to odczucie.

Gwiazdy na niebie wyglądają tak, jakby były do niego "przyklejone"; jakby znajdowały się - wszystkie - w tej samej odległości od nas. W rzeczywistości tak nie jest, ale jest to bardzo wygodne złudzenie.

Przejście z koncepcji "prawdziwego" nieba do nieba "sztucznego" jest zatem bardzo proste i intuicyjnie zrozumiałe. Jeśli rzeczywiste niebo potraktujemy jak czaszę (półsferę), to chcąc je odwzorować w mniejszej skali, zbudujemy kopułę. Z tego powodu kopuła jest naturalnym kształtem dla ekranu w planetarium.

Gotowa do pracy, w pełni nadmuchana kopuła firmy Digitalis. Widać rękaw z podłączoną dmuchawą, wejście z zamkiem błyskawicznym przykrytym zakładką oraz jeden z rękawów wentylacyjnych. Po prawej stronie torba transportowa (fot. Tomasz Lewicki)
Gotowa do pracy, w pełni nadmuchana kopuła firmy Digitalis. Widać rękaw z podłączoną dmuchawą, wejście z zamkiem błyskawicznym przykrytym zakładką oraz jeden z rękawów wentylacyjnych. Po prawej stronie torba transportowa (fot. Tomasz Lewicki)

"Ściany" połączone z "sufitem"

To naturalna rzecz. Tak samo robimy w każdym pomieszczeniu. W dużych planetariach stacjonarnych ekran projekcyjny jest zazwyczaj podwieszony na kopule będącej jednocześniej sufitem (od wewnątrz) i dachem (od zewnątrz).

W przenośnej kopule takie rozwiązanie wymusza sama konstrukcja - kopuła składa się z pasów specjalnego materiału, które po rozdzieleniu przypominają odpowiednio nacięte skórki pomarańczy. Pionowe połączenia pasów są czymś w rodzaju południków na globusie, spotykających się w zenicie (najwyższym punkcie kopuły). Jego odpowiednikiem na globusie byłby jeden z biegunów geograficznych.

Konstrukcja na planie koła

Jeśli ekran projekcyjny jest kopułą, to pomieszczenie również powinno być okrągłe. Oczywiście można byłoby okrągłą kopułą nakryć kwadratową salę, ale po co komplikować sprawę?

Wnętrze kopuły jako ekran

Jesteśmy przykryci niebem i oglądamy je niejako "od środka". Tak samo działa to w planetarium - gwiazdy widzimy siedząc w pomieszczeniu, muszą zatem być wyświetlone na wewnętrznej stronie kopuły.

Podczas projekcji (fot. Krzysztof Norbert Wolf - http://foto-arte7.eu)
Podczas projekcji (fot. Krzysztof Norbert Wolf - http://foto-arte7.eu)

Ekran w planetarium ma pewien poziom szarości. Nie może być biały, a tym bardziej błyszczący, ponieważ obraz wyświetlany przez projektor byłby zbyt jasny i mało kontrastowy, pojawiałyby się odbicia i inne niepożądane efekty świetlne.

Wprowadzenie szarości polepsza jakość obrazu.

Wnętrze kopuły. Szara powierzchnia to ekran projekcyjny, granatowa - pas materiału, na którym kopuła opiera się o podłogę (fot. Tomasz Lewicki)
Wnętrze kopuły. Szara powierzchnia to ekran projekcyjny, granatowa - pas materiału, na którym kopuła opiera się o podłogę (fot. Tomasz Lewicki)

Ciemność, ciemność widzę!

Ten nieśmiertelny cytat z filmu Seksmisja doskonale opisuje to, co zobaczylibyśmy, gdyby w dowolnym planetarium nagle zgasły wszystkie światła. Nie świeci projektor (lub projektory), oświetlenie pomocnicze i awaryjne... Widzowie zaskoczeni tą nagłą zmianą nie zdążyli wyjąć swoich telefonów, by poświecić ekranem lub latarką. Absolutna, namacalna ciemność.

Im mniej rozpraszających świateł wokół nas, tym wyraźniej widzimy gwiazdy - mowa oczywiście o nocnych obserwacjach. Każdy, kto próbował oglądać gwiazdy w mieście, wie, co mam na myśli. Jedna nieprawidłowo ustawiona lub zbyt jaskrawa lampa potrafi "wygasić" setki gwiazd. Gdy damy naszym oczom szansę na adaptację do ciemności, zaczynamy dostrzegać gwiazdy. Im dłużej przyzwyczajamy wzrok, tym więcej słabych gwiazd zauważamy.

W planetarium jest podobnie. Sala projekcyjna jest odizolowana od światła zewnętrznego, dlatego wizyta w planetarium jest tak niezwykłym przeżyciem. W normalnych warunkach, po zachodzie Słońca, czekamy co najmniej godzinę na zapadnięcie zmroku, i jeszcze dłużej na pojawienie się wielu gwiazd. W planetarium możemy skrócić ten czas nawet do kilku sekund.

Każdy zbędny promień światła burzy wrażenie "nocy" w planetarium, zatem tkanina, z której wykonana jest przenośna kopuła, nie może być zwyczajna. To dlatego w poprzednim rozdziale napisałem o "specjalnym materiale". Nie musi on (a nawet nie powinien) być bardzo gruby. Zbudowany jest z co najmniej trzech warstw:

  1. wewnętrznej, szarej, będącej ekranem projekcyjnym,
  2. środkowej, nieprzepuszczającej światła z zewnątrz (dobry materiał zatrzymuje ponad 99% światła!),
  3. zewnętrznej, ochronnej, w dowolnym kolorze.

W praktyce nie da się osiągnąć stuprocentowego zaciemnienia wnętrza. Nieco światła przedostaje się przez rękaw, którym wdmuchiwane jest powietrze, trochę przez otwory wentylacyjne. Takie drobne "przecieki" nie stanowią jednak problemu podczas projekcji.

Powietrza, więcej powietrza!

Przenośna kopuła trzyma się wyłącznie dzięki powietrzu wdmuchiwanemu za pomocą wentylatora lub dmuchawy. Naprawdę nie potrzeba niczego więcej! Żadnych aluminiowych rurek czy pałąków z włókna szklanego, jak w klasycznym namiocie. Prostota i wygoda.

Instalacja kopuły jest banalna: wstępnie układamy namiot na podłodze, nie dbając o jego zagięcia i fałdy, podłączamy dmuchawę i... start! Po chwili - przy dobrej dmuchawie po 2-3 minutach - kopuła jest gotowa. Wystarczy podłączyć projektor, przygotować miejsca dla widzów i można zaczynać pokazy.

Przygotowanie do napełnienia kopuły powietrzem - podłączanie dmuchawy (fot. Tomasz Lewicki)
Przygotowanie do napełnienia kopuły powietrzem - podłączanie dmuchawy (fot. Tomasz Lewicki)
Kopuła częściowo wypełniona powietrzem, około 1 minuty po włączeniu dmuchawy (fot. Tomasz Lewicki)
Kopuła po całkowitym wypuszczeniu powietrza. Po wyłączeniu dmuchawy kopuła powoli opada pod własnym ciężarem, aż równomiernie przykryje podłogę (fot. Tomasz Lewicki)
Kopuła po całkowitym wypuszczeniu powietrza. Po wyłączeniu dmuchawy kopuła powoli opada pod własnym ciężarem, aż równomiernie przykryje podłogę (fot. Tomasz Lewicki)

Porządny, przemyślany zestaw (kopuła, projektor, nagłośnienie) pozwala na rozpoczęcie pokazu 15 minut po wejściu do sali, w której ma stać planetarium. Nie przesadzam - naprawdę wystarczy kwadrans, chociaż aby uzyskać taki czas, trzeba mieć pewną praktykę, a nawet rutynę. W normalnych warunkach, bez pośpiechu, jest to około 30% więcej, czyli 20 minut.

Nadal krótko, prawda? Wystarczy pół godziny, włącznie z wnoszeniem sprzętu do sali, by przygotować się do pracy.

Wydajna wentylacja

To klucz do dobrego samopoczucia widzów (i prowadzącego). W prawidłowo wykonanej kopule, z właściwie dobraną dmuchawą, przepływ powietrza jest taki, że całkowita jego wymiana trwa niespełna minutę - pod warunkiem, że widzowie nie zasłaniają sobą otworów wentylacyjnych (siadając lub kładąc się na nich).

Niestety, spotkałem się również z kopułami, w których wentylacja była fatalna, a w zasadzie nie było jej wcale. Pobyt w takiej kopule w grupie kilkunastu osób, zwłaszcza w gorący dzień, to trudne doświadczenie.

Jedno wejście i brak podłogi

W tak małej kopule (5-metrowa mieści 20-25 osób) wystarczy jedno wejście. W używanej przeze mnie kopule firmy Digitalis wejście jest zamykane na szeroki zamek błyskawiczny z dużymi ząbkami. To bardzo wygodne, szybkie i trwałe rozwiązanie.

Widzowie wchodzą do kopuły (fot. Krzysztof Mazur)
Widzowie wchodzą do kopuły (fot. Krzysztof Mazur)
Wyjście z kopuły po seansie (fot. Tomasz Lewicki)
Wyjście z kopuły po seansie (fot. Tomasz Lewicki)

Aby uniknąć wnikania światła przez ząbki suwaka, od zewnętrznej strony znajduje się zakładka.

W kopułach ze śluzą powietrzną zamek czasami występuje, ale nie jest konieczny. O wadach i zaletach tych kopuł napiszę innym razem.

W żadnej znanej mi przenośnej kopule nie ma podłogi zintegrowanej z resztą konstrukcji. Powody są co najmniej trzy:

  • mniejsza masa całej konstrukcji - moja 5-metrowa kopuła waży ok. 25 kg, z podłogą byłaby cięższa i zajmowała większą objętość po złożeniu,
  • względy bezpieczeństwa - w sytuacji zagrożenia, gdyby trzeba było "uwolnić" widzów w jak najkrótszym czasie, można złożyć kopułę w kilka sekund, nawet od środka. Z wszytą podłogą nie byłoby to możliwe,
  • mniej zanieczyszczeń - zarówno od wewnątrz (zabrudzenia wnoszone przez widzów), jak i od zewnątrz.

W przenośnym planetarium widzowie zazwyczaj siedzą na podłodze. Czasami stosowane są rozmaite pufy czy leżaki, ale jeśli chcemy minimalizować objętość i masę wyposażenia, musimy pójść na kompromis. W moim planetarium widzowie siedzą (lub leżą, jeśli mają na to ochotę, a podłoga w sali na to pozwala) na karimatach, które wymieniam kilka razy w roku - zazwyczaj trzy lub cztery, zależnie od stopnia zużycia.

Cechy dobrej kopuły

Mając dokładnie opisaną budowę przenośnej, nadmuchiwanej kopuły, możemy spróbować stworzyć listę cech kopuły idealnej. Ponieważ jednak ideały nie istnieją, wymienimy niezbędne oraz pożądane właściwości dobrej kopuły.

  1. Ma odpowiednie właściwości projekcyjne - wewnętrzna strona o dobrze dobranym stopniu szarości, nieodblaskowa.
  2. Jest "światłoszczelna" - tkanina, z jakiej jest uszyta, nie może przepuszczać żadnego światła, nawet bezpośredniego światła słonecznego. Tkanina niskiej jakości będzie podziurkowana już po kilkunastu, najwyżej kilkudziesięciu cyklach rozkładania i składania. Wiem, co piszę - kupiłem też chińską kopułę, traktując ją jako backup - zapasowe rozwiązanie na wypadek uszkodzenia kopuły podstawowej. Dobra zacznie tworzyć "fałszywe gwiazdy" dopiero po setkach cykli. Moja pierwsza kopuła służyła mi przez 7 lat, chociaż w ostatnim roku coraz częściej musiałem naklejać na niej małe łatki. Zaklejałem nimi niewidoczne gołym okiem dziurki, którymi do wnętrza wpadało światło, tworząc dodatkowe, niepożądane gwiazdy.
  3. Jest dobrze wentylowana - ponad 20 osób spędzających 40 minut w pomieszczeniu o powierzchni około 20 metrów kwadratowych i objętości około 33 metrów sześciennych (dane dla kopuły o średnicy 5 metrów) potrzebuje dużo świeżego powietrza. Nie tylko dla dobrego samopoczucia, ale i koncentracji. Seans może być niezwykle ciekawy, ale jeśli widzowie po 10 minutach zaczynają czuć się niekomfortowo z powodu zaduchu i rosnącego stężenia dwutlenku węgla, będą marzyć o jednym: uciec jak najprędzej! System wentylacji powinien być właściwie zaprojektowany (liczba i rozmieszczenie otworów wentylacyjnych), a dmuchawa odpowiednio wydajna.
  4. Nie za duża, nie za mała - powinna mieścić się w większości pomieszczeń dostępnych w szkole (sala gimnastyczna, aula, w ostateczności klasa lekcyjna). Przenośne kopuły są standardowo wykonywane w średnicach 4-8 metrów. Mała (4-metrowa) nie pomieści pełnej, standardowej klasy - zwłaszcza starszych uczniów, a większa (6 metrów i więcej) nie zmieści się w 90% sal przedszkolnych, a nawet w niektórych szkolnych salach gimnastycznych. Z mojego doświadczenia wynika, że kopuła o średnicy 5 metrów jest optymalna.
  5. Jest możliwie lekka - powinien ją udźwignąć człowiek o przeciętnej kondycji. Moja 5-metrowa kopuła waży prawie 25 kg, a w połączeniu z torbą transportową - prawie 30 kg. Gdyby materiał był grubszy, gdyby kopuła miała większą średnicę, gdyby zamiast wejścia zamykanego na zamek błyskawiczny zaopatrzona byłaby w śluzę powietrzną - masa byłaby znacznie większa, a przenoszenie, rozkładanie i składanie kopuły przez jedną osobę byłoby niemożliwe, a z pewnością mocno utrudnione i bardzo czasochłonne. Poza tym kopuła ze śluzą lub o większej średnicy ma większą objętość, czyli zajmuje więcej miejsca w bagażniku samochodu, którym będzie przewożona.
  6. Jest trwała - jeśli ma na siebie zarabiać i robić dobre wrażenie na widzach, musi być odporna na setki cykli rozkładania i składania i naciągania przez widzów opierających się o jej ściany. Tysiące osób wejdą i wyjdą przez jedno wąskie wejście zamykane na suwak, który będzie otwierany i zamykany tysiące razy. To po prostu musi działać!

Subiektywnie przyjąłem taką, a nie inną kolejność, porządkując je od moich zdaniem najważniejszych. Chociaż, patrząc na każdy punkt z osobna, okazuje się, że dowolna z wymienionych cech jest istotna. Umownie można powiedzieć, że trzy pierwsze punkty to cechy niezbędne, a trzy kolejne - pożądane.

Jeśli uważasz, że coś pominąłem, albo chcesz dopytać o dodatkowe szczegóły, dodaj komentarz lub napisz do mnie.

Podsumowanie

W pierwszej kolejności zajęliśmy się kopułą przenośnego planetarium. Wiemy już, jakie są cechy dobrej kopuły. Dla kogoś obeznanego z tematem wiele stwierdzeń to truizmy, ale mam nadzieję, że nowicjusze zastanawiający się nad własnym planetarium znajdą tutaj coś dla siebie, a doświadczeni planetariusze inaczej spojrzą na "te sprawy".

Następny wpis poświęcę dwóm głównym systemom projekcyjnym, stosowanym we współczesnych planetariach przenośnych - projektorowi opartemu na tzw. rybim oku oraz projektorowi z lustrem sferycznym.

PS. Dajcie znać w komentarzach, co Was interesuje. Może jakiś temat potraktowałem zbyt skrótowo? Albo przeciwnie - zbyt rozwlekle? Jestem otwarty na uwagi!

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *