Pytanie:
Jakie są dziś możliwości wyboru oprogramowania do symulacji mechaniki orbitalnej?
Erik
2013-07-23 06:03:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kiedyś znałem różne opcje oprogramowania do symulacji mechaniki orbitalnej. Niestety, te czasy już minęły. Jakie są dostępne dzisiaj możliwości, najlepiej posortowane według platformy?

To pytanie i inne osoby w tej witrynie mogą skorzystać na ich wykorzystaniu do uczynienia odpowiedzi bardziej wizualnymi.

Należy pamiętać, że takie listy pytań są zwykle odradzane w witrynach SE. W tym przypadku zrobiono wyjątek ze względu na jego oczywistą użyteczność i znaczenie.

Dwa pytania: 1) Który z tych pakietów oprogramowania (jeśli w ogóle) może przeprowadzić analizę trajektorii dla sond kosmicznych, w tym obliczenia wspomagania grawitacji? 2) Dla tych z Was, którzy znają pakiet analizy trajektorii NASA Copernicus, jak wypadają one w porównaniu?
Program kosmiczny Kerbal :)
Rozważ znalezienie NEMO: http://bima.astro.umd.edu/nemo/
Nie symulator, ale raczej zabawka, n-body w 2-D: http://www.nowykurier.com/toys/gravity/gravity.html. Naprawdę fajnie się z nimi bawić.
Trzynaście odpowiedzi:
#1
+55
user29
2013-07-23 06:16:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Aby dodać do listy @ Erika:

  • GMAT - Wieloplatformowy, bezpłatny. Produkt NASA open source.

  • FreeFlyer - PC, komercyjny. Prawdopodobnie największy konkurent AGI.

  • Java Astrodynamics Toolkit - wieloplatformowy, bezpłatny. Kolejny produkt typu open source, bardziej biblioteka oprogramowania niż pełnoprawne środowisko symulacyjne.

  • Projektant Orbit - Android, bezpłatny. Nawet nie zbliżony do tego samego pola gry, co te inne pakiety, ale może być fajnym sposobem na zabawę z różnymi orbitami. Edycja: właśnie to ściągnąłem i jestem absolutnie uzależniony. Wysoce rekomendowane. (Uwaga: jestem nerdem na takie rzeczy i może to być raczej nudna aplikacja dla większości ludzi).

Wygląda na to, że Orbit Designer został usunięty z rynku gier (zmieniłem link do strony programistów, ale nie jest to zbyt pomocne) - są linki (o nieznanej jakości) do plików do pobrania apk, które można wyszukać.
Cholera, najpierw podoba ci się _Orbit designer_, a teraz już go nie ma. Nie mogę nawet nic na ten temat znaleźć; jak to zrobiono lub dlaczego zostało usunięte. Czy ktoś ma więcej informacji?
#2
+28
Erik
2013-07-23 06:05:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Oto opcje, które znam z mojej głowy:

Trochę mylące nazywanie STK za darmo - chociaż istnieje darmowa wersja, ma cholernie ograniczone możliwości. Z jakiegoś powodu jest to również „Zestaw narzędzi systemowych”.
@Chris true dat.
Chociaż prawdą jest, że „darmowy” STK jest ograniczony, zdziwiłbyś się, co może zrobić, nawet za darmo… Z darmowej wersji korzystam dość często. To tylko naprawdę fajne zabawki kosztują pieniądze, to wszystko ...
+1 Kiedy podążam za linkiem do AGI / STK, mam pierwsze wrażenie, że jest to głównie do kierowania dronami wojskowymi (musi to być rynek rozwijający się). Czy to rzeczywiście jest jego główny cel, czy też istnieje silny kąt ekspansji kosmicznej / zamiast tego? (Jestem w tym nowy.)
Czy darmowa wersja AGI / STK jest dostępna w Rosji? Kiedy próbuję otworzyć powyższy adres URL (http://www.agi.com/products/stk/modules/default.aspx/id/stk-free), trafiam na stronę z napisem „Ze względu na pewne ograniczenia operacyjne, w tej chwili nie możemy spełnić Twojej prośby za pośrednictwem strony internetowej. ”. Zastanawiam się, czy adres URL jest nieprawidłowy, czy z powodów prawnych.
Podejrzewam, że mieszkasz zbyt blisko Putina Dymitra.
Tak samo. Darmowa wersja STK może wiele zdziałać i jest całkowicie wystarczająca do tego, czego potrzebuję przez większość czasu.
#3
+23
Tomislav Muic
2013-07-23 13:40:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Oprócz wspomnianego powyżej poważnego oprogramowania istnieje ciekawa gra z całkiem realistycznymi obliczeniami orbitalnymi, całkiem odpowiednia do nauczania dzieci o kosmosie: Program kosmiczny Kerbal.

Jeśli chodzi o AGI wersja niewolna jest o wiele bardziej wydajna.

Nie mam problemu z łączem, ale pomijając kąt gry, model mechaniki orbitalnej wykorzystujący sferę wpływów. Nie radzi sobie z symulacją N-body. Zabawa, ale to wszystko.
Niesamowita gra Kerbal Space Program jest, ale nie radzi sobie z symulacją ze względu na uproszczenia grawitacyjne.
Cóż, to zależy od twoich celów, do których OP tak naprawdę nie dotarło. Jeśli chcesz dokładnie symulować mechanikę orbitalną naszego Układu Słonecznego, to prawda, KSP nie wystarczy. Jeśli chcesz rozwinąć intuicję dotyczącą ogólników mechaniki orbitalnej, jest to fantastycznie dobre.
Tak, ta rekomendacja jest bardzo zła. W przypadku wstawiania LLI, KSP nie uwzględnia wymaganych zmian płaszczyzny, więc całkowita wymagana wielkość delta-V nie jest w ogóle poprawna. To tylko gra, nie używaj jej do niczego poza nauczaniem dzieci lub zabawą.
Jak porównuje się [Orbiter] (http://orbit.medphys.ucl.ac.uk/), pod względem symulacji mechaniki orbitalnej?
Nowy mod [* Principia *] (https://www.youtube.com/watch?v=eU-kLLeE7n0) dla KSP umożliwia symulacje fizyki n-ciał, włączając punkty Lagrange'a, słabe granice stabilności itp. Ostrzeżenie wstępne, ponieważ Kerbin ma ma znacznie mniejszy promień niż Ziemia, ale ma grawitację powierzchniową 1g (niemożliwie gęsta), nie będzie realistycznie dokładny bez modów RSS (Real Solar System) i być może Realism Overhaul (RO). @Ricardo LLI czy TLI? Wiem na pewno, że dotarcie do lub powrót z jakiejkolwiek nachylonej orbity wokół Mun zawsze wymaga ode mnie większego delta-V. Należy również pamiętać, że nachylenie Mun wynosi 0, w przeciwieństwie do Ziemi i Księżyca.
Orbiter jest znacznie dokładniejszy i odpowiednio trudniejszy do opanowania. Jeśli potrzebujesz tylko wizualizować koncepcje, KSP jest zdecydowanie najlepszym rozwiązaniem. XKCD zgadza się: https://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwip7fmam9nTAhVhylQKHVlLAV0QjRwIBw&url=httpsHc56C56C&Af3FjFj3Fj3Fj3Fj3Fjf3c5 -Dmdh0Myp3hZHaE16XxIOJ_Ug & ust = 1494089486546690
#4
+16
kartikkumar
2013-09-18 00:32:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bezwstydna wtyczka do Tudat (TU Delft Astrodynamics Toolbox)...

Jeśli szukasz czegoś, co daje dużą swobodę w konfiguracji i zabawie symulacje, możesz rozważyć projekt open-source w C ++, nad którym pracowałem przez ostatnie kilka lat w ramach mojego doktoratu. Używa go większość absolwentów w mojej grupie, więc włożono w to dużo wysiłku.

Czy jest gdzieś lista funkcji? Nie mogłem znaleźć.
Obecnie pracujemy nad usprawnianiem dokumentacji, więc lista funkcji jest wciąż w budowie. Listę roboczą funkcji można znaleźć tutaj: http://tudat.tudelft.nl/projects/tudat/wiki/Feature_documentation. Ponadto interfejsy są udokumentowane przy użyciu Doxygen: http://tudat.tudelft.nl/projects/tudat/wiki/Doxygen_API_documentation. Wreszcie pakiet, który można pobrać, zawiera dwa przykładowe symulatory: jeden propagujący orbity dwóch różnych satelitów wokół Ziemi, a drugi propagujący uproszczoną konstelację Galileo.
#5
+14
Deer Hunter
2013-08-23 11:56:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jeśli chodzi o gry / symulacje, to natknąłem się na Orbitera. Wygląda na to, że ma sporo dodatków i forum. Niestety działa tylko pod Windows.

Zgadzam się, Orbiter to genialna symulacja, a dzięki silnej społeczności modderów dostępne są niesamowite dodatki.
Nie testowałem tego szczegółowo, ale Orbiter instaluje się i działa całkiem dobrze na Ubuntu 18.04 Linux w wersji 3.0 stabilnej dla wina
#6
+11
Romain Di Costanzo
2015-01-26 22:11:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Orekit to najlepsze narzędzie do mechaniki kosmicznej, jakie znam. Opracowany w Javie (wieloplatformowy) Orekit to biblioteka open source do dynamiki przestrzeni , oparta na Common Apache Math.

Pomimo faktu, że jak dotąd nie ma narzędzia do wizualizacji, inny model siły, który zawiera, sprawia, że ​​jest to naprawdę dobry wybór, jeśli planujesz rozwiązać problem z dokładną dynamiką lotu.

Orekit obejmuje wszystkie dostępne konwencje IERS do definiowania ramek. Obejmuje propagatory orbit 3 typów:
- Analityczne (Kepler, Eckstein-Heschler, SDP4 / SGP4 z poprawkami 2006)
- Numeryczne (z konfigurowalnymi modelami sił)
- Półanalityczna propagacja oparta na Draper Semianalytic Teoria satelitarna (DSST) z konfigurowalnymi modelami siły.

Więcej informacji znajdziesz pod tym samym adresem nad dodatkiem Rugged. Rugged to narzędzie do mapowania terenu, które uwzględnia cyfrowe modele wysokości (DEM) w obliczeniach linii wzroku. Jest to bezpłatna biblioteka średniego poziomu oprogramowania napisana w Javie i zaimplementowana jako dodatek do Orekit.

Oto niektóre z funkcji, które zapewnia Orekit:

Czas

  Skale czasu absolutnego o wysokiej dokładności (TAI, UTC, UT1, GPS, TT, TCG, TDB, TCB, GMST, GST ...) przejrzysta obsługa sekund przestępnych  

Geometria

  hierarchia ramek obsługująca stałą i zależną od czasu (lub zależne od telemetrii) ramek predefiniowanych ramek (EME2000 / J2000, ICRF, GCRF, ITRF93, ITRF97, ITRF2000, ITRF2005, ITRF2008 i ramki pośrednie, ramki TOD, MOD, GTOD i TOD, Veis, topocentryczne, tnw i qsw lokalne ramy orbitalne, statki kosmiczne , Księżyc, Słońce, planety, centrum układu słonecznego, centrum baryłkowe Ziemi i Księżyca) rozszerzalne przez użytkownika (używane operacyjnie w czasie rzeczywistym z zestawem około 60 klatek na kilku statkach kosmicznych) przejrzysta obsługa parametrów orientacji Ziemi IERS (dla obu nowych ram opartych na CIO według konwencji IERS 2010 i starych ramek opartych na równonocy)
przejrzysta obsługa JPL DE 4xx (405, 406 i nowsze) oraz efemerydy INPOP, w tym efekty kombinacji kinematycznej, redukcja transformacji kompozytowych i buforowanie dla wydajności rozszerzalne modele centralnych kształtów (z predefiniowanymi kształtami sferycznymi i elipsoidalnymi) współrzędne kartezjańskie i geodezyjne, kinematyka  

Stan statku kosmicznego

  Parametry kartezjańskie, keplerowskie (w tym hiperboliczne), cykliczne i równonocne Dwuliniowe elementy Przejrzysta konwersja pomiędzy wszystkimi parametrami, automatyczne wiązanie ze stanem szerokości ramek i pochodną Zarządzanie masą Jacobiana Stan skojarzony przez użytkownika (dla przykładowy stan baterii, pochodne wyższego rzędu lub cokolwiek innego)  

Propagacja

  analityczne modele propagacji: Kepler Eckstein-Heschler SDP4 / SGP4 z poprawkami z 2006 roku propagacja numeryczna z: konfigurowalnymi modelami sił: modele grawitacji przyciągania centralnego (automatyczny odczyt ICGEM (nowe modele Eigen), SHM (stare Modele własne), formaty plików pola grawitacyjnego EGM i GRGS, nawet skompresowane) opór atmosferyczny (DTM2000, Jacchia-Bowman 2006, Harris-Priester i proste modele wykładnicze) oraz Marshall Solar Activity Future Estimation przyciąganie trzeciego ciała (z danymi dla Słońca, Księżyca i wszystkie planety układów słonecznych) ciśnienie promieniowania z zaćmieniami stałe pływy, z lub bez stałego bieguna przypływy oceanu, z lub bez oceanu pływów biegunowych ogólna teoria względności wiele manewrów najnowocześniejsze integratory ODE (adaptacyjna wielkość z kontrolą błędów, wyjście ciągłe, funkcje przełączania, G-stop, normalizacja krokowa ...) Obliczanie jakobian w odniesieniu do parametrów orbitalnych i mechanizmu serializacji parametrów wybranych modeli sił w celu przechowywania pełnych wyników w trwałej pamięci do późniejszych zastosowań półanalityczna propagacja oparta na teorii semianalitycznej satelity Drapera (DSST) z możliwością dostosowania siły modele: korpus centralny z pełnym modelem grawitacyjnym
opór atmosferyczny przyciągania trzeciego ciała ciśnienie promieniowania z etykietą zaćmienia efemerydami: oparty na plikowej integracji oparty na pamięci ujednolicony interfejs nad propagatorami analitycznymi / numerycznymi / półanalitycznymi / tabelarycznymi w celu łatwego przejścia od analizy zgrubnej do dokładnej symulacji z jedną linią zmiany propagatory mogą być używane w kilku różnych trybach: tryb: propagator jest sterowany przez wywołanie aplikacji master tryb: propagator steruje funkcjami zwrotnymi aplikacji tryb generowania efemeryd: wszystkie pośrednie wyniki są przechowywane podczas propagacji i dostarczane z powrotem do aplikacji, która może dowolnie po nich nawigować, efektywnie wykorzystując propagowaną orbitę tak, jakby była model analityczny, nawet jeśli faktycznie jest to model propagowany numerycznie, który idealnie nadaje się do wyszukiwania i algorytmu iteracyjnego radzenia sobie z dyskretnymi zdarzeniami podczas integracji (zmiany modeli, G-stop, proste powiadomienia ...) predefiniowane zdarzenia dyskretne: zaćmienie (zarówno umbra, jak i penumbra) rosnąco oraz zstępujący punkt przecięcia węzła i wyrównanie przecięcia perygeum z jakimś ciałem w płaszczyźnie orbity (z konfigurowalnym kątem progowym) podnoszenie / ustawienie w odniesieniu do lokalizacji na ziemi (z konfigurowalnym wyzwalaniem elewacji) data przekroczenie wysokości wykrywanie celu w polu widzenia czujnika (okrężne lub dwuścienny) występują złożone manewry impulsowe przechodzenia stref geograficznych; możliwość nieznacznego przesunięcia zdarzeń w czasie (na przykład przełączenie z trybu wskazywania słońca na coś innego na kilka minut przed wejściem zaćmienia i powrót do trybu wskazywania słońca kilka minut po wyjściu z zaćmienia)  

Postawa

  rozszerzalny model ewolucji postawy zdefiniowane prawa: położenie związane z ciałem centralnym (wskazywanie nadiru, wskazywanie na środek, wskazywanie celu, kompensacja odchylenia, sterowanie odchyleniem) postawy na orbicie (LOF) wyrównane, przesunięte na wszystkich osiach) położenia odniesione do przestrzeni (bezwładność, ciało niebieskie spiczaste, stabilizowane spinem)
tabelaryczne postawy  

Obsługa plików Orbit

  ładowanie plików orbit SP3-a i SP3-c ładowanie komunikatów z danymi orbit CCSDS  

Modele atmosfery

  Opóźnienie troposferyczne (zmodyfikowane Saastamoinen) pole geomagnetyczne (WMM, IGRF)  

Konfigurowalne ładowanie danych

  ładowanie z dysku lokalnego ładowanie ze ścieżki klas ładowanie z sieci (nawet przez internetowe proxy) obsługa archiwum zip z plików skompresowanych gzip mechanizm wtyczki delegujący ładowanie do bazy danych zdefiniowanej przez użytkownika lub biblioteki dostępu do danych  

Zlokalizowane w kilku języki

  angielski francuski galicyjski niemiecki grecki włoski norweski rumuński hiszpański  
#7
+8
rickhg12hs
2013-12-08 17:33:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

PyEphem:

PyEphem zapewnia obliczenia astronomiczne na poziomie naukowym dla języka programowania Python. Biorąc pod uwagę datę i położenie na powierzchni Ziemi, może obliczyć pozycje Słońca i Księżyca, planet i ich księżyców oraz wszelkich asteroid, komet lub satelitów ziemskich, których elementy orbitalne może dostarczyć użytkownik. Zapewniono dodatkowe funkcje do obliczania separacji kątowej między dwoma obiektami na niebie, do określenia konstelacji, w której znajduje się obiekt, oraz do znalezienia czasu, w którym obiekt unosi się, przechodzi i zachodzi w określonym dniu.

Procedury numeryczne stojące za PyEphem pochodzą z cudownej aplikacji astronomicznej XEphem, której autor, Elwood Downey, hojnie udzielił nam zgody na użycie ich jako podstawy PyEphem.

jovian_moon_chart.py

Ten skrypt wyświetla, gdzie Jowiszowe księżyce są wokół Jowisza przez kilka następnych dni.

  import ephemmoons = ((ephem.Io (), 'i'), (ephem.Europa (), 'e'), (ephem.Ganymede (), 'g'), (efhem.Callisto (), 'c ')) # Jak umieścić dyskretne znaki w linii, która faktycznie reprezentuje # liczby rzeczywiste -maxradii do + maxradii.linelen = 65maxradii = 30.def put (line, character, radii): if abs (radii) > maxradii: return przesunięcie = promienie / m axradii * (linelen - 1) / 2 i = int (linelen / 2 + offset) line [i] = characterinterval = ephem.hour * 3now = ephem.now () now - = now% interval = nowwhile t < teraz + 2 : line = [''] * linelen put (line, 'J', 0) for moon, character in moons: moon.compute (t) put (line, character, moon.x) print str (efhem.date (t )) [5:], '' .join (line) .rstrip () t + = intervalprint 'Wschód jest na prawo;', print ',' .join (['% s =% s'% (c, m.name) dla m, c w księżycach]) 3/2 12:00:00 ge J ic
3/2 15:00:00 ge J i c3 / 2 18:00:00 ge J i c3 / 2 21:00:00 ge J i c3 / 3 00:00:00 ge J i c3 / 3 03:00 : 00 ge Ji c3 / 3 06:00:00 gei J c3 / 3 09:00:00 gei J c3 / 3 12:00:00 gei J c3 / 3 15:00:00 g ie J c3 / 3 18: 00:00 gie J c3 / 3 21:00:00 gie J c3 / 4 00:00:00 gie c3 / 4 03:00:00 g Jie c3 / 4 06:00:00 g J ie c3 / 4 09:00:00 g J ie cEast jest po prawej stronie; i = Io, e = Europa, g = Ganymede, c = Callisto  
PyEphem nie oblicza orbit dla hipotetycznych obiektów, informuje tylko o tym, gdzie znajdują się rzeczywiste istniejące obiekty.
@barrycarter: Co powstrzymuje użytkownika przed wejściem do hipotetycznych elementów orbitalnych?
Masz rację, mój błąd! http://rhodesmill.org/pyephem/quick.html#bodies-with-orbital-elements notatki możesz tworzyć ciała z własnymi elementami orbitalnymi. Wiem, że pyephem używa DE421 do określania pozycji planet i po prostu założył, że używa podobnych danych dla satelitów planetarnych. Właściwie wiedziałem, że tak nie jest, ponieważ wyraźnie poprosiłem o to jako funkcję dla skyfield, następcy pyephema: https://github.com/brandon-rhodes/python-skyfield/issues/19
@barrycarter Czy naprawdę daje dokładne wyniki, biorąc pod uwagę efekty harmoniczne Księżyca, Słońca i stref? Możemy również rozważyć Jowisza i Wenus
#8
+5
user6972
2013-09-18 06:31:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Oto kilka innych rzeczy w zależności od tego, czego szukasz ...

WEB

Chociaż nie jest to symulator mechaniki orbitalnej, znalazłem to Przeglądarka trajektorii firmy NASA, aby była interesująca.

Bardziej podobna do gry jest aplikacja uruchamiająca LEO i symulator uruchamiania.

Dostępny jest symulator JPL 3d i symulator obiektów bliskiej ziemi (oba oparte na sieci). Dostępny jest również symulator dysku SSD JPL, a oto kilka szybkich instrukcji. Tak jak to:

system

* nix

Dla systemów * nix (linux, unix) istnieje również zestaw narzędzi FERMI z omówieniem tutaj.

Windows-PC

Popularna i bezpłatna gra to symulator orbity w trójwymiarze, o którym wspomniał łowca jeleni.

#9
+4
user1892541
2013-12-08 05:27:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

iTraject może być bardzo przydatny do nauki mechaniki orbitalnej. Dzięki rozwiązaniu numerycznemu jest bardzo elastyczny. Wykorzystuje również bardzo precyzyjne algorytmy astronomiczne dla pozycji na niebie. Możesz faktycznie ustawić swoją początkową datę, przewidzieć, kiedy Twój pojazd będzie w księżycowym SOI za pomocą obliczeń analitycznych i wykonać przelot wokół Księżyca. Ponadto można uzyskać parametry stacji naziemnej, epoki i elementów keplerowskich wraz z aktualnym czasem.

tutaj wideo: http://www.youtube.com/watch?v=msCEdOq5WhI

Pamiętaj, że jeśli jesteś powiązany z aplikacją, musisz to wyraźnie zaznaczyć w poście. W przeciwnym razie dziękuję za informację.
#10
+1
shortstheory
2013-09-20 17:31:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Możesz wypróbować Stellarium, aby zlokalizować większość ciał niebieskich z ramy Ziemi. AFAIK, działa bardzo dobrze na Linuksie i jest dostępny również dla OS X i Windows.

Stellarium nie oblicza orbit dla hipotetycznych obiektów, tylko mówi ci, gdzie są rzeczywiste istniejące obiekty.
#11
+1
Ramrod
2020-06-03 06:11:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Eric Stoneking / NASA Goddard Space Flight Center dzieli „42” jako (w większości nieszkodliwą) symulację dynamiki statku kosmicznego

Jest wieloplatformowy, ma różne możliwości i jest zgrabny narzędzie ogólnie.

https://github.com/ericstoneking/42

#12
  0
James
2017-01-03 09:59:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zobacz PIGI Sabre Astronautics. https://saberastro.com/

Zdecydowanie najlepsza grafika i ogromna łatwość obsługi, świetne do wizualizacji orbit na wszystkich planetach.

Ich zwykła licencja zaczyna się od zaledwie 15 USD miesięcznie, więc warto się przyjrzeć. PC i Mac.

https://saberastro.com/products/

#13
  0
David Eagle
2020-03-18 00:33:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mechanika orbitalna z MATLAB

https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/authors/my_fileexchange

Ten link nie wskazuje właściwego miejsca.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...