Questão:
Quais são as opções hoje para software de simulação de mecânica orbital?
Erik
2013-07-23 06:03:32 UTC
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Eu costumava estar familiarizado com as várias opções de software de simulação de mecânica orbital. Infelizmente, esses dias acabaram. Quais são as opções hoje, de preferência classificadas por plataforma?

Esta pergunta e outras neste site podem se beneficiar de seu uso para tornar as respostas mais visuais.

Observe que perguntas de lista como esta são normalmente desencorajadas em sites de SE. Uma exceção foi feita neste caso devido à sua óbvia utilidade e relevância.

Duas perguntas: 1) Qual desses pacotes de software (se houver) pode realizar análises de trajetória para sondas espaciais profundas, incluindo o cálculo de gravações assistidas? 2) Para aqueles que estão familiarizados com o pacote de análise de trajetória Copernicus da NASA, como isso se compara?
Kerbal Space Program :)
Considere encontrar o NEMO: http://bima.astro.umd.edu/nemo/
Não é um simulador, mas mais um brinquedo, n-body em 2-D: http://www.nowykurier.com/toys/gravity/gravity.html. Muito divertido de brincar.
Treze respostas:
#1
+55
user29
2013-07-23 06:16:20 UTC
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Para adicionar à lista de @Erik:

  • GMAT - Plataforma cruzada, grátis. Produto de código aberto da NASA.

  • FreeFlyer - PC, comercial. Provavelmente o maior concorrente da AGI.

  • O Java Astrodynamics Toolkit - Plataforma cruzada, grátis. Outro produto de código aberto, mais uma biblioteca de software do que um ambiente de simulação completo.

  • Designer Orbit - Android, gratuito. Não chega nem perto do mesmo valor desses outros pacotes, mas pode ser uma maneira divertida de brincar com diferentes órbitas. Editar: acabei de fazer o download e estou absolutamente viciado. Altamente recomendado. (Advertência: sou um nerd por coisas assim e pode, na verdade, ser um aplicativo um tanto chato para a maioria das pessoas).

O Orbit Designer parece ter sido retirado do mercado de jogos (mudei o link para a página dos desenvolvedores, mas não é tão útil) - existem links (de qualidade desconhecida) para downloads de apk que podem ser pesquisados.
Droga, primeiro você me elogiou para _Design de órbita_ e agora acabou. Não consigo nem encontrar nada sobre isso; por exemplo, como foi feito ou por que foi excluído. Alguém tem mais informações?
#2
+28
Erik
2013-07-23 06:05:46 UTC
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Aqui estão as opções que estou ciente de início:

Um pouco enganador chamar STK de grátis - embora haja uma versão gratuita, é bastante limitada em capacidade. Além disso, é "Systems Toolkit", agora, por algum motivo.
@Chris é verdade.
Embora seja verdade que o STK "gratuito" é limitado, você ficaria surpreso com o que ele pode fazer, mesmo de graça ... Eu uso a versão gratuita com bastante frequência, na verdade. É só que os brinquedos divertidos custam dinheiro, só isso ...
+1 Quando sigo o link para AGI / STK, fico com a primeira impressão de que isso é principalmente para guiar drones militares (deve ser um mercado em crescimento). Este é realmente o seu foco principal ou existe um ângulo forte de exportação do espaço também / em vez disso? (Sou totalmente novo nisso.)
A versão gratuita do AGI / STK está disponível na Rússia? Quando tento abrir o URL acima (http://www.agi.com/products/stk/modules/default.aspx/id/stk-free), chego a uma página que diz "Devido a certas restrições operacionais, não podemos atender à sua solicitação por meio do site no momento. ". Estou me perguntando se o URL está errado ou por motivos legais.
Eu suspeito que você mora muito perto de Putin Dmitri.
Idem. A versão gratuita do STK pode fazer muita coisa e é totalmente suficiente para o que eu preciso na maioria das vezes.
#3
+23
Tomislav Muic
2013-07-23 13:40:09 UTC
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Além desse software sério mencionado acima, há um jogo interessante com cálculos orbitais bastante realistas, bastante adequado para ensinar crianças sobre o espaço: programa espacial Kerbal.

Quanto ao AGI a versão não gratuita é muito mais poderosa.

Não tenho problemas com o link, mas fora o ângulo de jogo, o modelo de mecânica orbital usando esfera de influência. Ele não pode lidar com simulação de N-body. Divertido, mas só isso.
Um jogo incrível Kerbal Space Program é, mas fica aquém da simulação devido às simplificações da gravidade.
Bem, depende de seus objetivos, nos quais o OP realmente não entrou. Se você quiser simular a mecânica orbital de nosso sistema solar com precisão, é verdade, o KSP não servirá. Se você deseja desenvolver uma intuição para as generalidades da mecânica orbital, é fantasticamente bom.
Sim, essa recomendação é muito ruim. Para inserções LLI, KSP não considera as mudanças de plano necessárias, então a quantidade total de delta-V necessária não está correta de todo. É apenas um jogo, não o use para nada além de ensinar conceitos para crianças ou brincar.
Como o [Orbiter] (http://orbit.medphys.ucl.ac.uk/) se compara, em termos de simulação de mecânica orbital?
O novo mod [* Principia *] (https://www.youtube.com/watch?v=eU-kLLeE7n0) para KSP permite simulações físicas de n-corpos, permitindo pontos de Lagrange, limites de estabilidade fracos, etc. Advertência, porque Kerbin tem um raio muito menor do que a Terra, mas com gravidade superficial de 1g (impossivelmente densa), não será realisticamente preciso sem o modo RSS (Sistema Solar Real) e talvez a Revisão do Realismo (RO). @Ricardo LLI ou TLI? Eu sei com certeza que chegar ou retornar de qualquer órbita inclinada ao redor do Mun sempre requer mais delta-V. Também tenha em mente que a inclinação de Mun é 0, ao contrário da Terra e da Lua.
Orbiter é muito mais preciso e correspondentemente mais difícil de dominar. Se você precisa apenas visualizar conceitos, o KSP é de longe sua melhor aposta. XKCD concorda: https://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwip7fmam9nTAhVhylQKHVlLAV0QjRwIBw&url=https%3A%2F%2Fxkcd.com%2F1356%2F&psig=AFQjCNHuC -Dmdh0Myp3hZHaE16XxIOJ_Ug & ust = 1494089486546690
#4
+16
kartikkumar
2013-09-18 00:32:35 UTC
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Plug Shameless para Tudat (TU Delft Astrodynamics Toolbox)...

Se você estiver procurando por algo que lhe dê muita liberdade para configurar e brincar simulações, você pode querer considerar um projeto C ++ de código aberto no qual venho trabalhando nos últimos anos como parte do meu doutorado. A maioria dos alunos de pós-graduação do meu grupo o usa, portanto, muito esforço foi dedicado a ele.

Existe uma lista de recursos em algum lugar? Não consegui encontrar um.
Na verdade, estamos em processo de simplificação da documentação, então a lista de recursos ainda está em construção. Você pode encontrar uma lista de recursos de trabalho aqui: http://tudat.tudelft.nl/projects/tudat/wiki/Feature_documentation. Além disso, as interfaces são documentadas usando Doxygen: http://tudat.tudelft.nl/projects/tudat/wiki/Doxygen_API_documentation. Por último, o pacote que pode ser baixado inclui dois simuladores de exemplo: um que propaga as órbitas de dois satélites diferentes ao redor da Terra, e outro que propaga uma constelação Galileo simplificada.
#5
+14
Deer Hunter
2013-08-23 11:56:52 UTC
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No que diz respeito a jogos / simulações, descobri o Orbiter. Parece ter alguns complementos e um fórum. Infelizmente, funciona apenas no Windows.

Eu concordo, Orbiter é um sim brilhante, e com sua forte comunidade de modders, alguns addons incríveis estão disponíveis.
Eu não testei extensivamente, mas o Orbiter é instalado e executado muito bem no Ubuntu 18.04 Linux sob wine-stable versão 3.0
#6
+11
Romain Di Costanzo
2015-01-26 22:11:19 UTC
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Orekit é a melhor ferramenta de mecânica espacial que conheço. Desenvolvido em Java (plataforma cruzada), o Orekit é uma biblioteca de código aberto de dinâmica espacial , baseada no Common Apache Math.

Apesar de não ter nenhuma ferramenta de visualização até agora, os diferentes modelos de força que contém o tornam uma escolha realmente boa se o seu plano é resolver problemas precisos de dinâmica de vôo.

Orekit inclui todas as convenções IERS disponíveis para definição de quadro. Inclui propagadores de órbita de 3 tipos:
- Analíticos (Kepler, Eckstein-Heschler, SDP4 / SGP4 com correções de 2006)
- Numéricos (com modelos de força customizáveis)
- propagação semianalítica baseada em Draper Semianalítica Teoria dos satélites (DSST) com modelos de força personalizáveis.

Para obter informações, você encontrará no mesmo endereço acima do complemento Rugged. Rugged é uma ferramenta de mapeamento de sensor para terreno que leva em consideração Modelos Digitais de Elevação (DEM) em sua linha de cálculo de visão. É uma biblioteca de nível intermediário de software livre escrita em Java e implementada como um complemento para Orekit.

Aqui estão alguns dos recursos que Orekit oferece:

Tempo

  escalas de data e hora absolutas de alta precisão (TAI, UTC, UT1, GPS, TT, TCG, TDB, TCB, GMST, GST ...) tratamento transparente de segundos bissextos  

Geometria

  hierarquia de frames suportando hierarquia de frames fixos e dependentes do tempo (ou dependentes de telemetria) frames predefinidos (EME2000 / J2000, ICRF, GCRF, ITRF93, ITRF97, ITRF2000, ITRF2005, ITRF2008 e frames intermediários, TOD, MOD, GTOD e TOD frames, Veis, topocêntricos, tnw e qsw locais orbitais frames, corpo de nave espacial , Lua, Sol, planetas, baricentro do sistema solar, baricentro Terra-Lua) extensível pelo usuário (usado operacionalmente em tempo real com um conjunto de cerca de 60 quadros em várias espaçonaves) manipulação transparente dos Parâmetros de Orientação da Terra IERS (para ambos os novos quadros baseados em CIO seguindo as convenções do IERS 2010 e antigos quadros baseados em equinócio)
manuseio transparente de JPL DE 4xx (405, 406 e mais recente) e transformações efemérides INPOP, incluindo efeitos de combinação cinemática, redução de transformações compostas e armazenamento em cache para modelos de formas centrais extensíveis de eficiência (com formas esféricas e elipsoídicas predefinidas) coordenadas cartesianas e geodésicas, cinemática  

Estado da espaçonave

  Parâmetros cartesiano, Kepleriano (incluindo hiperbólico), circular e equinocial Elemento de duas linhas conversão transparente entre todos os parâmetros vinculação automática com quadro de estado de atitude e estado associado derivado de gerenciamento de massa de Jacobians (para exemplo de status de bateria, ou derivados de ordem superior, ou qualquer outra coisa)  

Propagação

  modelos de propagação analítica: Kepler Eckstein-Heschler SDP4 / SGP4 com correções de 2006 propagação numérica com: modelos de força personalizáveis: modelos de atração central de gravidade (leitura automática de ICGEM (novos modelos Eigen), SHM (antigo Modelos Eigen), formatos de arquivos de campo gravitacional EGM e GRGS, mesmo compactados) arrasto atmosférico (DTM2000, Jacchia-Bowman 2006, Harris-Priester e modelos exponenciais simples) e Marshall Solar Activity Future Estimation atração de terceiro corpo (com dados para Sol, Lua e todos os planetas dos sistemas solares) pressão de radiação com eclipses de marés sólidas, com ou sem pólo sólido de marés oceânicas, com ou sem pólo oceânico relatividade geral manobras múltiplas integradores ODE de última geração (tamanho de passo adaptativo com controle de erro, saída contínua, funções de comutação, G-stop, step normalization ...) cálculo de Jacobianos em relação a parâmetros orbitais e mecanismo de serialização de parâmetros de modelos de força selecionados para armazenar resultados completos em armazenamento persistente para uso posterior propagação semi-analítica com base na Teoria dos Satélites Semianalíticos de Draper (DSST) com força personalizável modelos: corpo central com modelo de gravidade total
atração de terceiro corpo pressão de radiação de arrasto atmosférico com eclipses efemérides estabuladas: interface baseada em integração baseada em memória baseada em arquivo acima de propagadores analíticos / numéricos / semianalíticos / tabulados para fácil mudança de análise grosseira para simulação fina com mudança de uma linha. Todos os propagadores podem ser usados ​​em vários modos diferentes: escravo modo: o propagador é conduzido chamando o aplicativo mestre modo: o propagador conduz as funções de retorno do aplicativo modo de geração de efemérides: todos os resultados intermediários são armazenados durante a propagação e fornecidos de volta para o aplicativo que pode navegar à vontade por eles, efetivamente usando a órbita propagada como se fosse um modelo analítico, mesmo que realmente seja numericamente propagado, que é ideal para algoritmos de pesquisa e tratamento iterativo de eventos discretos durante a integração (mudanças de modelos, G-stop, notificações simples ...) eventos discretos predefinidos: eclipse (ambos umbra e penumbra) ascendente e nó descendente cruzando o apogeu e o perigeu cruzando o alinhamento com algum corpo no plano orbital (com ângulo de limiar personalizável) aumentando / definindo em relação a uma localização no solo (com elevação de acionamento customizável) data altitude cruzando a detecção do alvo no campo de visão do sensor (circular ou diédrica) zonas geográficas complexas através de manobras de impulso de ocorrência possibilidade de eventos ligeiramente deslocados no tempo (por exemplo, para mudar do modo de indicação solar para outra coisa alguns minutos antes da entrada do eclipse e reverter para o modo de indicação solar alguns minutos após a saída do eclipse)  

Attitude

  modelos de evolução de atitude extensíveis Leis predefinidas: atitude relacionada ao corpo central (apontar nadir, apontar central, apontar alvo, compensação de guinada, guinada) atitudes referenciadas em órbita (LOF alinhado, deslocado em todos os eixos) atitudes referenciadas no espaço (inercial, corpo celeste apontado, estabilizado por rotação)
atitudes tabuladas  

Manuseio de arquivo de órbita

  carregamento de arquivos de órbita SP3-a e SP3-c carregamento de mensagens de dados de órbita CCSDS  

Modelos de atmosfera

  atraso troposférico (Saastamoinen modificado) de campo geomagnético (WMM, IGRF)  

Carregamento de dados personalizável

  loading from local diskloading from classpathloading from network (mesmo através de proxies de internet) suporte para arquivos zip suporte de mecanismo de plug-in de arquivos compactados gzip para delegar carregamento para banco de dados definido pelo usuário ou biblioteca de acesso a dados  

Localizado em vários idiomas

  EnglishFrenchGalicianGermanGreekItalianNorwegianRomanianSpanish  
#7
+8
rickhg12hs
2013-12-08 17:33:56 UTC
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PyEphem:

PyEphem fornece cálculos astronômicos de nível científico para a linguagem de programação Python. Dada uma data e localização na superfície da Terra, ele pode calcular as posições do Sol e da Lua, dos planetas e suas luas e de quaisquer asteróides, cometas ou satélites terrestres cujos elementos orbitais o usuário pode fornecer. Funções adicionais são fornecidas para calcular a separação angular entre dois objetos no céu, para determinar a constelação em que um objeto se encontra e para encontrar os horários em que um objeto sobe, transita e se põe em um determinado dia.

As rotinas numéricas que estão por trás do PyEphem são aquelas do maravilhoso aplicativo de astronomia XEphem, cujo autor, Elwood Downey, generosamente nos deu permissão para usá-las como base para o PyEphem.

jovian_moon_chart.py

Este script imprime onde as luas de Júpiter estarão ao redor de Júpiter nos próximos dias.

  import ephemmoons = ((ephem.Io (), 'i'), (ephem.Europa (), 'e'), (ephem.Ganymede (), 'g'), (ephem.Callisto (), 'c ')) # Como colocar caracteres discretos em uma linha que realmente representa # os números reais -maxradii a + maxradii.linelen = 65maxradii = 30.def put (linha, caractere, raios): se abs (raios) > maxradii: retornar deslocamento = raios / m axradii * (linelen - 1) / 2 i = int (linelen / 2 + deslocamento) linha [i] = characterinterval = ephem.hour * 3now = ephem.now () now - = now% intervalt = nowwhile t < agora + 2 : line = [''] * linelen put (line, 'J', 0) para lua, caractere em luas: moon.compute (t) put (linha, caractere, lua.x) print str (ephem.date (t )) [5:], '' .join (linha) .rstrip () t + = intervalprint 'O leste está à direita;', print ',' .join (['% s =% s'% (c, m.name) para m, c em luas]) 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 ou seja, cEast está à direita; i = Io, e = Europa, g = Ganimedes, c = Calisto  
O PyEphem não calcula as órbitas de objetos hipotéticos, apenas informa onde estão os objetos reais existentes.
@barrycarter: O que impede um usuário de inserir elementos orbitais hipotéticos?
Você está certo, erro meu! http://rhodesmill.org/pyephem/quick.html#bodies-with-orbital-elements notas você pode criar corpos com seus próprios elementos orbitais. Eu sei que pyephem usa DE421 para posições planetárias e apenas presumiu que usava dados semelhantes para satélites planetários. Na verdade, eu sabia que não era esse o caso, já que o solicitei explicitamente como um recurso para skyfield, o sucessor de pyephem: https://github.com/brandon-rhodes/python-skyfield/issues/19
@barrycarter Ele realmente dá resultados precisos, considerando os efeitos da Lua, do Sol e dos harmônicos zonais? Além disso, podemos considerar Júpiter e Vênus
#8
+5
user6972
2013-09-18 06:31:09 UTC
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Aqui estão algumas outras coisas, dependendo do que você está procurando ...

WEB

Embora não seja um simulador para mecânica orbital, eu encontrei este Trajectory Browser da Nasa é interessante.

Mais parecido com um jogo é o aplicativo de iniciador LEO e o simulador de lançamento.

Existe o simulador JPL 3D e o Simulador de objetos próximos à terra (ambos baseados na web). Também existe um simulador JPL SSD e aqui estão algumas instruções de início rápido. Assim:

system

* nix

Para sistemas * nix (linux, unix), há também o conjunto de ferramentas FERMI com uma visão geral aqui.

Windows-PC

O jogo popular e gratuito é o simulador orbital em 3-d mencionado por caçador de cervos.

#9
+4
user1892541
2013-12-08 05:27:09 UTC
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iTraject pode ser muito útil para aprender mecânica orbital. Seu solucionador numérico o torna muito flexível. Ele também usa algoritmos astronômicos muito precisos para posições celestes. Você pode definir sua data inicial, prever quando seu veículo estará no SOI da Lua com cálculos analíticos e fazer um sobrevôo ao redor da lua. Além disso, você pode obter parâmetros de estação terrestre, época e elementos keplerianos com a hora atual.

aqui, um vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=msCEdOq5WhI

Observe que, se você for afiliado ao aplicativo, deverá declará-lo claramente na postagem. Caso contrário, obrigado pela informação.
#10
+1
shortstheory
2013-09-20 17:31:02 UTC
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Você pode tentar o Stellarium para localizar a maioria dos objetos celestes da estrutura terrestre. AFAIK, funciona muito bem no Linux e também está disponível para OS X e Windows.

O Stellarium não calcula órbitas para objetos hipotéticos, apenas informa onde estão os objetos reais existentes.
#11
+1
Ramrod
2020-06-03 06:11:43 UTC
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Eric Stoneking / NASA Goddard Space Flight Center compartilham '42' como a (quase inofensiva) simulação de dinâmica de espaçonave

É uma plataforma cruzada, tem vários recursos e é um ótimo ferramenta em geral.

https://github.com/ericstoneking/42

#12
  0
James
2017-01-03 09:59:44 UTC
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Confira o PIGI do Sabre Astronautics. https://saberastro.com/

De longe os melhores gráficos e grande facilidade de uso, incrível para visualizar órbitas em todos os planetas.

Sua licença casual começa em apenas US $ 15 por mês, então vale a pena dar uma olhada. PC e Mac.

https://saberastro.com/products/

#13
  0
David Eagle
2020-03-18 00:33:05 UTC
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Mecânica orbital com MATLAB

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

Este link não aponta para o lugar certo.


Estas perguntas e respostas foram traduzidas automaticamente do idioma inglês.O conteúdo original está disponível em stackexchange, que agradecemos pela licença cc by-sa 3.0 sob a qual é distribuído.
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