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安冬3天前
阿尔忒弥斯2号的飞行轨迹 网上很多人管这叫引力弹弓效应,他们甚至不知道什么是引力弹弓,这实际就是一个自由返回轨道,跟弹弓加速没关系。 这个飞行轨迹让我觉得最有意思的就是轨道设计。这实际上是一个地球月球飞船的#三体系统,三者都在相对运动。飞船从地球出发,瞄准5天后月球的途径位置运动,等月球刚好路过时被月球引力改变运动方向,刚好又飞回地球。整个过程简洁完美,完全不需要飞船自身有动力,就能像个回旋镖一样原路返回。 这么优美的轨道对于初始速度和角度都有非常严格的限制,要问我这轨道怎么算出来的,其实就是一套非常复杂的数学运算,但原理并不复杂。 对于物理有一定了解的可能知道,天体二体系统有精确解析解,可以通过公式算出轨道。但像阿尔忒弥斯2号这种三体系统轨道没有精确解析解,本质是一个混沌系统,初始值的细微差异会被时间放大成极其夸张的误差。对应飞船就是回不来了。 所以既然三体系统不能通过公式计算轨道,那就用到著名的微积分了。计算方法是先给定飞船一个初始速度和方向,然后把时间切成许多小份,通过物理定律算出下一个时间点的速度和位置,不断对时间做积分,最终算出指定时间后的飞船预测位置。如果离预想位置偏差太大,就修改初始参数,直到最终积分结果满足设计目标。 其实还是挺好理解的。但因为飞船加速度受地月引力双重影响不断在变,飞船位置和加速度又互相影响,这是一套极其复杂的数值积分,算下来估计头发都掉光了。然后发现结果离目标相差太大再重新算😂想想就可怕。 在没有计算机的年代,中国最初的导弹研发就是这么一点点算出来的(导弹的受力不断在变,也是一整套数值积分计算导弹轨迹,计算量极其庞大),所以还是很佩服老一辈人那种肯吃苦不服输的精神。 不过现在好了,不管是飞船还是导弹的轨迹都可以用计算机来算,阿尔忒弥斯2号就是发射前先在计算机上算好精确轨道,保证就算发动机全部坏掉也能稳稳落回地球。 #阿尔忒弥斯2号
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