轨道方程和运行它们所需的功率

Question

由于今天对IRC的讨论，我对轨道力学很好奇，而且

• 解轨道问题所需的方程
• 解决复杂问题所需的计算能力

具体的问题是计算地球何时将犁入太阳(反之亦然，取决于参照系)。

我怀疑太阳系内所有的引力都需要计算，这让我想知道需要哪种类型的计算机集群，或者这能在一个盒子上完成吗？

我在这里没有做餐巾纸测试的经验，但也许你有经验？

另外，很多东西都是为了获得戈托克最初的灵感(见评论)。

-Adam

Answer 1

参见维基百科上的三体问题。当你在一个引力场中有两个以上的物体，你不能简化这个问题，这是非常困难的:)

Answer 2

有三个以上的身体，没有封闭的形式的解决方案。有各种近似方法(看看N体模拟文章这里或这里)。取决于你需要多少精度，你将需要任何地方从7到数百具身体。由于相对尺度(比方说，星系模拟)，你将无法从聚类中得到太多的简化。

至于具体的问题，你也必须对太阳直径的变化进行估算。我认为红巨星会比轨道衰变更快发生，这将使太阳的直径比目前的地球轨道更大。

Answer 3

虽然你提出的问题无疑需要大量精确计算(忽略红巨星相位问题，地球轨道是否会衰变成太阳？)，但有一些软件工具随时可用于进行其他天体路径/轨道计算。这里有几个例子：

• OrbFit
• 轨道重构、仿真与分析

最后，尽管美国宇航局用于计算未来轨道和航天器轨道等的软件受到ITAR限制，但它显然确实使我们太阳系内的各种天体以及过去和现在的主要任务公开了一些过去轨道信息。这是通过导航和辅助信息设施(内罗毕办事处)处理的。

内罗毕办事处为此目的提供了软件和数据：

• SPICE工具包 (不要与每个EE专业熟悉的其他香料工具混淆)
• SPICE数据核

如果你尝试以上所有的方法，你可能会学到一些关于轨道方程和计算能力的东西。;-)