Соединение астероидов

В настоящее время я пишу программу на С++, чтобы показать астероиды в 3D и найти близкие подходы или столкновения. Я получил свои орбитальные элементы из JPL https://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb_query.cgi . Пока все хорошо, более миллиона астероидов нарисовано за 5 мс с помощью моего старого графического процессора Quadro.

Но проблема заключается в изменении элементов во времени. Например, ЦЕРЕС:

epoch,a,e,i,om,w,ma 
2459200.5,2.766089105818,.07816842657453,10.58789954719,80.27235841368,73.72488984426,205.5454154582
2459310.5,2.765760313090,.07831877879848,10.58807660401,80.26860808947,73.73699886586,229.1146825391

Всего через 4 месяца эксцентриситет и все остальные элементы изменились, как видно на второй строке.

Как вычислить изменение параметров, не зная их производных?

Или где взять эти производные?

Я просмотрел все сайты малых тел JPL и их доступ через telnet или электронную почту, но не смог найти способ загрузить орбитальные элементы с производными или способ вычислить изменение.

Я знаю, что разница может быть всего в пикселе на экране, но она представляет собой сотни тысяч километров. Что я хочу сделать, так это изучить близкое сближение самих астероидов и, в конечном итоге, близкое столкновение. Я уже делал это для искусственных спутников, используя пропагатор SGP4, используя OpenCL, работающий на видеокарте GPU. Я могу развести 20 000 спутников (включая мусор) за несколько миллисекунд и получить результаты с точностью до 1 километра. Сравните с Селестраком Сократом. Должна быть возможность прогнозирования захода на посадку на 1000 километров.

Кто-нибудь знает, как?

несколько коротких вопросов: 1) если вы рисуете миллион астероидов, кто-нибудь узнает, что некоторые из них отличаются на полпикселя? 2) подождите, вы загрузили орбитальные элементы для миллиона астероидов из JPL? 3) каковы неопределенности этих соприкасающихся элементов орбиты? 4) если бы у вас были все их производные, уверены ли вы, что знаете, как использовать их для правильного размножения? 5) может ли быть причина того, что соприкасающиеся элементы не имеют производных?
Глупый ответ от меня: возьмите каждый объект в Солнечной системе в эпоху J2000и запустите над ним огромную симуляцию nbody. Если вы сравните это с вашими заданными параметрами, и это будет достаточно точно, продолжайте делать это. Но помните, взмах крыльев бабочки может вызвать ураган!
Салют Франсуа! Уравнения, описывающие прецессию узлов и прецессию апсид, достаточно сложны. Сомневаюсь, что вы захотите исполнять их для миллионов тел! Как отметил @uhoh, никто не заметит, что ваши астероиды «смещены на полпикселя» (если так сильно!). Если вы не хотите отправиться в далекое прошлое или далекое будущее, я не вижу в этом смысла.
Если элементы соприкасающихся орбит астероидов сильно меняются, то это в основном из-за Юпитера или других больших планет. Эти расчеты также иногда включают влияние солнечного света.
Пример того, как распространять векторы состояния вместо использования элементов орбиты, см. [этот ответ] ( space.stackexchange.com/a/234090 , хотя вы хотели бы сделать более простое распространение, чем это.
@FrancoisBilodeau, это именно та информация, которую вы должны указать в вопросе для начала. Чем больше вы расскажете о типе необходимого вам решения, тем лучше ответы будут соответствовать вашим конкретным потребностям. Вы подчеркнули в вопросе быстрое рисование экрана и ничего не сказали о точности или обнаружении близкого приближения. Если это то, что вам нужно, отлично! Но, пожалуйста, подчеркните это, соответствующим образом отредактировав сообщение с вопросом. Многие / большинство пользователей не будут копаться в комментариях, прежде чем написать ответ. Спасибо!
В этом случае вы действительно можете рассмотреть возможность переключения на распространение векторов состояния с использованием гравитационной модели нескольких тел Солнечной системы, а не просто элементов орбиты.
@slowerthanstopped Надеюсь, в этом нет необходимости. Из en.wikipedia.org/wiki/… «По состоянию на DE421 возмущения от 343 астероидов, составляющих около 90% массы главного пояса астероидов, были включены в динамическую модель. [8]»
Знаете ли вы о файлах SPK , которые может генерировать Horizons? Также важно понимать Положение об ограничениях эфемерид.

Ответы (3)

Спасибо за помощь. Я знал о файлах SPK, но из telnet-интерфейса Horizon есть ограничение в 200 тел на запрос. Сделать более 5000 запросов возможно, но не очень продуктивно. Я также посмотрел файл DE421 с ftp://ssd.jpl.nasa.gov/pub/eph/planets/bsp/ , но он выглядит как исправления для 8+1 планет.

вот вывод BRIEF, утилиты SPICE: https://naif.jpl.nasa.gov/naif/utilities.html

BRIEF -- Version 4.0.0, September 8, 2010 -- Toolkit Version N0066
Summary for: de421.bsp
Bodies: MERCURY BARYCENTER (1)  SATURN BARYCENTER (6)   MERCURY (199)
    VENUS BARYCENTER (2)    URANUS BARYCENTER (7)   VENUS (299)
    EARTH BARYCENTER (3)    NEPTUNE BARYCENTER (8)  MOON (301)
    MARS BARYCENTER (4)     PLUTO BARYCENTER (9)    EARTH (399)
    JUPITER BARYCENTER (5)  SUN (10)                MARS (499)
    Start of Interval (ET)              End of Interval (ET)
    -----------------------------       -----------------------------
    1899 JUL 29 00:00:00.000            2053 OCT 09 00:00:00.000

Я всегда могу сделать статистическую оценку, любой близкий подход будет ложным, но общий подсчет будет близок к реальности. Очень жаль бросать проект, у меня получались хорошие фотографии. Окраска делается против эксцентриситета, красный = 0

введите описание изображения здесь

1. Было бы обидно забросить этот проект. Может быть, свяжитесь с Horizons, объясните, что вы хотите сделать, и посмотрите, есть ли у них какие-либо предложения. Они могут предоставить файлы SPK оптом (в зависимости от того, какой период времени вы хотите охватить) или дать некоторые другие практические предложения. 2. Поскольку вы исследуете близкие столкновения, я полагаю, что даже файлы SPK неадекватны, когда два астероида находятся достаточно близко, чтобы оказывать значительное гравитационное воздействие друг на друга, если только один или оба не входят в набор из 343 астероидов, включенных в динамический анализ. модель.
хорошо, спасибо PM, вы можете прокатиться на geomaitre.com/geomaitre У вас должна быть графическая карта, поддерживающая opengl 4.5, самая современная. Удачи
Этот образ весьма убедителен! Как назначаются цвета? Вы не думали сделать несколько анимаций? Я вижу две красные группы троянских астероидов на Солнце-Юпитер L1 и L2, но есть ли они на L3? Что сделало те, что на L1 и L2, красными? У Скотта Мэнли есть несколько старых видео на YouTube из прошлой жизни, ср. Астероиды в резонансе с Юпитером, а также Почему распределение астероидов, открытых в 2010 г., имело радиальную модуляцию? ...
и ответы на Orbits of Trojan Asteroids и Code/Package для моделирования нескольких планет Я думаю, что вы находитесь в начале чего-то действительно интересного и полезного и можете развивать это в нескольких направлениях. См. также ответы на вопрос Что такое тепловое распределение эксцентриситетов? Может быть, вы можете «измерить температуру» пояса астероидов, или построить график средней «температуры» в зависимости от радиуса, или увидеть, какие трояны «горячие» или «холодные»?
См. также предстоящие ответы (надеюсь) на поиск этого крутого веб-сайта с астрономическими и космическими симуляторами, который обсуждался здесь , и, несмотря на довольно вопиющий нарциссизм в начале, это видео рассказывает довольно интересную историю: Почему у меня есть настоящая планета, названная в мою честь - (33434) ) Скоттманли
Окрашивание выполняется против эксцентриситета, где 0 — красный, с использованием цвета HSL [0 1] для части оттенка. Трояны близки к Юпитеру, а те, что вдали от него, — Хильда. см. en.wikipedia.org/wiki/Hilda_asteroid

Я, наконец, вычислил положения более 1 миллиона астероидов за несколько месяцев с июня по октябрь 2021 года. Близких сближений значительно меньше, чем я думал сначала, но в среднем соединение происходит на расстоянии менее 10 тысяч километров почти через день.

Например, 2021-08-10 20:05 астероиды (2002 GD77) и (2008 TD184) будут находиться на расстоянии 825 км по данным Центра малых планет Лаборатории реактивного движения НАСА и на расстоянии 290 миллионов км от Земли.

На рисунке ниже показаны их орбиты и положение относительно Солнца (20x) и некоторых крупных планет (1000x).

введите описание изображения здесь

2021-08-16 17:15 между (2003 WH156) и (2014 WR26) будет более близкое сближение на 745 км, но на расстоянии 520 миллионов км от земли. Оба соединения имеют скорость сближения 5,5 км/сек.

Мои результаты согласуются с веб-сайтом JPL и должны быть близки к реальности, но, как отмечает Джон Джорджини (старший аналитик JPL, еще раз спасибо за вашу помощь, Джон ), из-за неопределенности в кеплеровских элементах вы не можете точно сказать, где именно находятся астероиды. в определенное время.

Теперь эти результаты вызывают больше вопросов, чем ответов.

  1. Могут ли высококачественные любительские приборы обнаружить/сфотографировать такое соединение?
  2. Можно ли заранее вычислить минимальную и максимальную вариации в сепарации астероидов?
  3. Можно ли с другим оборудованием/программным обеспечением/данными определить, произошло это событие или нет?
  4. Насколько близким должно быть сближение для значительно изменяющихся орбит?
  5. Если орбиты значительно изменяются, сколько времени потребуется, чтобы их можно было обнаружить с Земли?
  6. Также существует целая куча «пар», которые имеют ОЧЕНЬ похожие орбиты и путешествуют как старые попутчики на очень близких расстояниях. Они дубликаты или действительно разные, но связанные каким-то резонансом?

Пример:

2435 km     2021-08-10 14:27:08 (1999 FM92)  & (2010 DH114)
824 km      2021-08-10 20:05:00 (2002 GD77)  & (2008 TD184)
8508 km     2021-08-11 06:44:22 (2006 CK14)  & (2015 CY70)
2326 km     2021-08-11 19:40:46 (2017 RD134) & (2019 JH75)
852 km      2021-08-12 05:58:43 (2010 BO137) & (2015 FB346)

Это такой классный проект и инструмент, который вы создали, я думаю, что есть много интересных вещей, которые вы можете решить. Пять новых вопросов, которые вы перечислили, действительно являются отправной точкой для исследований, а также для новых вопросов Stack Exchange. Для пункта № 4 нет реального порога значимости по сравнению с незначимостью для 1 / р 2 сила, но я уверен, что было много работы по возмущению элементов орбиты в зависимости от расстояния и характера близкого сближения, и об этом можно было бы спросить отдельно, и, конечно, массы некоторых астероидов известны по их возмущениям на других астероидах!
И, конечно же, это касается и № 5. Вы также можете найти интересными следующие вопросы в Space SE: Алгоритмические методы или приемы поиска конъюнкций в ансамблях кеплеровских элементов с высоким N? и в меньшей степени Алгоритмические методы или приемы поиска конъюнкций в больших ансамблях векторов состояния? . В орбитальной механике искусственных спутников «соединение» - это заниженный термин для обозначения близких промахов или столкновений спутников.
Il est fort amusant действительно! Для ссылок на YouTube вы можете просто оставить пустой URL-адрес в сообщении, и SE автоматически встроит видео, как только вы примете изменение, нет необходимости создавать ссылку вручную.

Для тех, кто заинтересован в наблюдении за соединениями, вот неполный список событий с приближением менее 10 000 км на ближайшие недели.

km     = distance between asteroids 
km e6  = distance from earth in  million km 
km/sec = relative speed of approach 
elong  = elongation of asteroids from sun

        |    UTC  time     |asteroid A | km  | asteroid B |km e6| km/sec |elong|
        |------------------|------:----|----:|-----:------|----:|-------:|----:|
        | 2021-08-20 00:43 | 2006 CK14 |*8668 | 2015 CY70 | 480 | 0.0003 | 109 |
        | 2021-08-26 23:48 | 2000 SE89 | 9566 | 2017 XG51 | 432 | 3.4653 | 161 |
        | 2021-09-04 10:31 |    Dyer   | 3660 | 2014 WG584| 420 | 2.5170 | 143 |
        | 2021-09-09 00:09 | 2005 CO9  | 3305 | 2009 KZ1  | 387 | 6.3235 |  94 |
        | 2021-09-18 21:46 | 2008 FW83 | 6355 | 2014 EQ117| 417 | 3.7596 | 138 |
        | 2021-09-28 01:42 | 2007 TZ425| 3475 | 2008 XN66 | 363 | 3.0231 |  97 |
        | 2021-09-28 19:21 | 2001 DL93 | 2670 | 2006 AR3  | 291 | 17.150 |  13 |
        | 2021-09-29 07:02 |   Utkin   | 3575 | 2004 SN2  | 323 | 2.2074 | 154 |
        | 2021-10-07 07:57 | 2013 UH30 | 2396 | 2014 OW110| 309 | 2.5056 | 101 |
        | 2021-10-10 01:58 | 1991 LA1  | 4809 | 2011 LR7  | 424 | 3.5947 | 159 |
        | 2021-10-10 15:18 | 2002 JE35 | 3091 | 2013 PS4  | 379 | 3.7531 | 102 |
        | 2021-10-14 02:17 | 2006 BN154| 8145 | 2009 FB34 | 380 | 4.4304 |  93 |
        | 2021-10-16 16:35 | 2002 GN160| 2826 | 2010 LD118| 462 | 7.8022 | 137 |

В первой записи показаны два астероида с очень похожими орбитами, путешествующие вместе как старые друзья. Вы можете сказать, что их скорость сближения близка к нулю. Попробуйте свою астрономическую программу, отслеживая их в течение нескольких месяцев.

Если у вас нет программного обеспечения, вы можете получить эфемериды из JPL, введя подобную команду в своем веб-браузере (без пробела, без перевода строки)

https://ssd.jpl.nasa.gov/api/horizons.api?format=text&COMMAND=%27DES=2000%20SE89%27&MAKE_EPHEM=%27YES%27&CENTER=%27500@10%27&TABLE_TYPE=%27VEC%27&VEC_TABLE=%271 %27&START_TIME=%272021-08-26%2023:45%27&STOP_TIME=%272021-08-26%2023:50&STEP_SIZE=%271%20m%27&CSV_FORMAT=%27YES%27

Обратите внимание на высокую скорость сближения 2021-09-28 19:21 | 2001 ДЛ93 | 2670 | 2006 АР3 | 291 | 17.1502| 46 |

Соединение астероидов
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v