Lander - Meine komplexe Leistung in der Oberstufe
#Coding#GamesLander wurde im Jahr 1969 erstmals unter dem Namen Lunar Lander veröffentlicht. Das Spielprinzip ist simpel: Man steuert ein Raumschiff mit einem begrenzten Treibstoffvorrat und versucht so viele sichere Landungen wie möglich auf einem fremden Himmelskörper zu erzielen.
Der Begriff „komplexe Leistung“
Dieses Spiel bildet die Grundlage für meine komplexe Leistung in der gymnasialen Oberstufe. Was ist eine komplexe Leistung überhaupt? - das sächsische Staatsministerium für Kultus sagt dazu:
[U]nter Komplexer Leistung [sind] Formen der Leistungsermittlung und Leistungsbewertung zu verstehen, die von der Kombination von fachlich-inhaltlichen, methodisch-strategischen, sozial-kommunikativen und personalen Leistungen ausgehen. [1]
Gesundheit!
Zusammengefasst kann man sagen: In einer komplexen Leistung kombiniert der Schüler erworbene theoretische Kenntnisse mit praktischen Fertigkeiten und erstellt selbstständig ein Projekt mit entsprechender Dokumentation.
Die Erstellung meiner komplexen Leistung
Im Rahmen der komplexen Leistung habe ich zuerst ein Spiel, welches grob Lunar Lander nachempfunden ist, programmiert. Danach schrieb ich in Ergänzung die begleitende Dokumentation, welche den Entwicklungsprozess, die Historie des Spiels und eine Einordnung der Programmiersprache Python enthält. Immerhin anderthalb Jahre habe ich an meinem Werk gearbeitet und die Abgabe erfolgte pünktlich zwei Wochen vor dem letzten Schultag in der 12. Klasse. Dafür erhielt ich als Bewertung 14 von 15 möglichen Notenpunkten (Note 1) mit einem Notenpunkt Abzug für formale Fehler in der Dokumentation. Das finale Werk befindet sich im GitLab Repository zu meinem Projekt.
Die Physik des Spiels
Die Kernkomponente ist die Steuerung der Raumsonde. Die Raumsonde selbst ist lose am LM-5 (Lunar Module 5) der ersten Mondlandung im Rahmen der Apollo-11-Mission angelehnt.
Die Physik des Raumschiffs ist sehr stark vereinfacht. Es wird mit einer Masse der Landefähre von 4 Tonnen gerechnet. Diese liegt deutlich unter der Gesamtmasse der betankten Landefähre (14,7 Tonnen) und leicht unter der Masse der betankten Aufstiegsstufe (4,7 Tonnen).[2]
Der maximale Schub des Lunar Modules im Spiel beträgt 16 kN und ist in 5 Stufen regelbar. Dies entspricht in etwa dem Schub der Aufstiegsstufe (15,6 kN), allerdings war dieser während der Mondlandung nicht regelbar.
Das Spiel rechnet mit einer Gravitationsbeschleunigung von 1,62 m/s2, was ungefähr der Gravitationsbeschleunigung des Mondes entspricht.
Die Berechnung des Schubs selbst ist im Spiel sehr stark vereinfacht und hängt davon ab, wie oft sich das Spiel pro Sekunde aktualisiert (Frames per Second). Dementsprechend wird der verbleibende Treibstoff auch ungenau berechnet, wobei die Tankfüllung an das Spiel angepasst ist und keinem historischen Vorbild folgt.
Die Drehung des Lunar Modules hat im Spiel keine Auswirkung auf den Treibstoffvorrat und folgt keiner physikalischen Grundlage.
Das Spielprinzip
Das Lunar Module startet in einer geringen Höhe über der Mondoberfläche. Die Geschwindigkeit, Höhe über der Mondoberfläche und Richtung, mit der es sich bewegt, können dabei am rechten oberen Bildschirmrand eingesehen werden.
Dabei muss man den Steinen auf dem Boden ausweichen und sooft wie möglich landen, um Proben zu entnehmen.
Eine erfolgreiche Landung unterliegt dabei mehreren Beschränkungen. Die Neigung des Lunar Modules darf bei der Landung 30° nicht überschreiten. Weiterhin muss die Aufprallgeschwindigkeit unter 6 m/s liegen und schließlich ein Mindestabstand zu den anderen Landeplätzen gegeben sein.
Die Stelle einer erfolgreichen Landung wird dabei von der Flagge der Erde nach Oskar Pernefeldt markiert.
Für jede erfolgreiche Landung erhält man einen Punkt. Die Zahl der erreichten Punkte wird in der linken oberen Ecke des Fensters angezeigt.
Insgesamt dauert ein Spiel bis maximal 3 Minuten.
Die Grafiken
Die meisten Grafiken des Spiels wurden mit Blender 3D erstellt. Dabei wurden zuerst 3D-Modelle der Steine, Mondoberfläche und des Lunar Modules modelliert und anschließend gerendert. Aber auch für die Erstellung der animierten Flammen der Triebwerke des Lunar Moduls ist Blender durch seine Smoke-Simulation perfekt geeignet.
Einige wenige Grafiken - wie zum Beispiel die Elemente des Nutzerinterfaces oder der Sternenhimmel im Hintergrund, sind hingegen mit GIMP gezeichnet.
Der Sound
Die meisten Töne im Spiel sind Aufnahmen aus dem Haushalt, welche mit Audacity nachbearbeitet wurden. Die Triebwerksgeräusche entstammen beispielsweise einer Sprühflasche und der nach verlorenem Spiel zu hörende Track geht aus einer Aufnahme von Rauschen aus dem Radio mit einem Echo-Effekt hervor.
Der Soundtrack im Hintergrund hingegen ist einer meiner ersten Versuche mit LMMS Musik zu erstellen.
Quellen:
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Freistaat Sachsen - Staatsministerium für Kultus: Handreichung Qualitätskriterien für die Komplexe Leistung: https://www.schule.sachsen.de/download/download_smk/hr_komplexe_leistung_09.pdf (abgerufen am 17.10.2018)
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NASA, LUNAR MODULE - QUICK REFERENCE DATA: https://www.hq.nasa.gov/alsj/LM04_Lunar_Module_ppLV1-17.pdf (abgerufen am 14.11.2018)