Physik und Mathematik hinter dem Flug durch das Sonnensystem [geschlossen]

Ich habe ein Programm geschrieben, das ein Sonnensystem simuliert. Ich konnte die Positionen für jeden Planeten auf seiner elliptischen Route für jeden beliebigen Zeitpunkt berechnen.
In einem zweiten Projekt ist es mir gelungen, Newtons Gravitationsverhalten zu simulieren (n-Körper-Problem, Zeitschritt-Ansatz).

Aber ich frage mich, wie es möglich ist:
(1) Routen (verschiedene Möglichkeiten) von einem bestimmten Ort / Planeten zu einem anderen zu finden
(2) die beste Route nach Dauer oder Kraftstoffverbrauch auszuwählen

Wo ist also ein guter Ausgangspunkt?

Genauer gesagt: Es geht nicht darum, eine weitere Simulation zu schreiben, sondern darum, die Physik dahinter zu verstehen!

Antworten (3)

Ich denke, man muss mit den Grundlagen anfangen, wenn man die Physik wirklich lernen will. Beginnen Sie mit dem grundlegendsten Transfer zwischen zwei Kreisbahnen: einer Hohmann-Transferbahn . Dies ist die kostengünstigste Art, ein Fahrzeug zwischen zwei kreisförmigen Umlaufbahnen zu transferieren. Es erfordert zwei Verbrennungen. Danach können Sie mit der Patched Conic Approximation fortfahren .

Erstellen Sie Ihren numerischen Integrator mit der von Ihnen beschriebenen n-Körper-Zeitschrittmethode, um Ihre Flugbahn zu simulieren, und sehen Sie, wie nah Sie mit Ihren Berechnungen kommen, wenn Sie diese Techniken anwenden. Sie werden sehr schnell ein Gefühl für ihre Fähigkeiten und ihre Schwächen bekommen. Es ist sehr cool zu sehen, wie schlecht der Tag werden kann, wenn Sie eine einfache Hohmann-Übertragung verwenden, um von der Erde zum Mars zu gelangen ...

Viel Glück - lustige Sachen!

Genau so wird es gemacht -

Jede Weltraummission hat schwerkraftunterstützte Trajektorien verwendet, um nicht nur die Route zu den Zielen festzulegen, sondern auch um zusätzliche Geschwindigkeit zu erreichen – andernfalls würde die Menge an benötigtem Treibmittel diese Missionen undurchführbar machen.

Die n-Körper-Simulation ist der Hauptweg, um dies zu lösen - werfen Sie etwas Rechenleistung darauf und Sie sind gut. Es kommt nur darauf an, die Mathematik zu lösen.

Aus Wikipedia :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es gibt andere Lösungen, wie Crowdsourcing – sehen Sie sich das Space Game an – oder die Analyse des riesigen Datenspeichers, der bereits vorhanden ist .

Die Verwendung des n-Körper-Ansatzes würde bedeuten: Startposition des Raumfahrzeugs festlegen und iterativ verschiedene Geschwindigkeiten und Winkel ausprobieren, bis die beste Route gefunden ist?
@Joe: Ja, leider. Es ist ein Optimierungs-/Minimierungsproblem mit einer enormen Anzahl offener Parameter. Es erfordert einige Erfahrung, einige gute Konfigurationen (1) zu finden, bevor Sie Ihren Computer nach einer optimierten Lösung fragen. Es ist iterativ, ja. Zwei- und Dreikörperprobleme lassen sich zwar immer noch durch Differentialgleichungen beschreiben, aber darüber hinaus wird es nur noch nervenaufreibend, eine analytische Lösung zu finden. (1:) Hier setzt übrigens das Crowdsourcing an. Die ESA suchte nach neuen Wegen, gute Konfigurationen (Sequenzen von Vorbeiflügen) zu finden und wie Menschen sie intuitiv finden.
Das ist ein bisschen wie jemand, der fragt, wie man ein Elektroauto baut, und ihn auf das Coulombsche Gesetz hinweist. Obwohl es für Sie notwendig ist, Rechenleistung für das numerische Optimierungsproblem einzusetzen , gibt es viele vorbereitende Schritte, die Sie in die Nähe einer guten Lösung bringen.
@Chris +1 für diese Aussage! Ja. RoryAlsop: Diese Frage verdient eine ausführlichere Antwort :-)
Aber Joe weiß bereits, wie man die Mathematik durchführt. Er hat n-Körper-Simulationen geleitet.
Nicht jede Weltraummission verwendet schwerkraftunterstützte Flugbahnen, zumindest nicht wirklich ...

Ich empfehle Ihnen dringend, ein Buch zu lesen. Suchen Sie einfach bei Amazon nach „Astrodynamik“ oder „Orbitalmechanik“ und lesen Sie die Rezensionen. Wählen Sie eine aus, die am besten zu dem passt, wonach Sie suchen. Welches ist nicht so wichtig - was zählt, ist ein Buch zu bekommen, im Gegensatz zu dem, was heutzutage Mode zu sein scheint, Google, Wikipedia zu benutzen und Fragen im Internet zu stellen. Der Buchansatz ist viel effizienter und zuverlässiger.

Physik und Mathematik hinter dem Flug durch das Sonnensystem [geschlossen]
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