Стабильны ли орбиты спутников Джула?

Вымышленная система Кербол включает в себя

...пять планет: Мохо, Ева, Кербин, Дуна и Джул; и две карликовые планеты: Дрес и Илу; вращаться вокруг него. Кербол содержит 99,97 % массы системы Кербол. Это очень похоже на наше Солнце, которое содержит 99,86% массы реальной Солнечной системы.

и

Джул — газовый гигант и шестая планета звездной системы Кербол. Это аналог Юпитера для космической программы Kerbal. Помимо Кербола, Джул имеет самый большой диаметр и самую большую массу среди всех небесных тел. Чрезвычайно высокая гравитация делает орбитальные маневры неприятно дорогими. Хотя его удаленность от Кербина делает его труднодоступным, он является одной из самых привлекательных целей для миссий из-за его большой и сложной системы из пяти лун: Лейти, Валл, Тайло, Боп и Пол.

Меня беспокоят луны Джула. Я считаю, что программа KSP распространяет их по фиксированным, идеально повторяющимся и замкнутым кеплеровским орбитам. Но если наступит реальность и они начнут испытывать гравитацию друг друга, я боюсь, что они слишком близко и начнут возиться с орбитами друг друга.

Вопрос: Стабильны ли орбиты спутников Джула? Если нет, то сколько времени пройдет до того, как система станет неузнаваемой, или кто-то будет катапультирован или столкнется с Джулом?

Я голосую за закрытие этого вопроса, потому что вопросы о вымышленной орбитальной механике бессмысленны. Следующее, что вы знаете, у нас будут запаниковавшие коричневые мундиры, которые будут спрашивать, сколько времени у них есть до того, как Верс рухнет. Возможно, полностью переписать, чтобы спросить, как рассчитать орбитальную устойчивость системы из n тел.
@JCRM Это рассуждение ошибочно, потому что большинство вопросов по орбитальной механике здесь касаются вымышленных орбит ; очень немногие из них касаются реальных орбит реальных объектов. Люди не изучают орбитальную механику, покупая космические корабли и летая на них, чтобы посмотреть, что происходит, они делают это, вычисляя гипотетические задачи.
Отсюда и предложение переписать. И ваше рассуждение ошибочно, потому что есть разница между вымышленным и гипотетическим.
Вопросы об орбитах гипотетических объектов 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12
Придумывая новые близкие причины, нужно сначала проверить, нет ли прецедента. Если возражение относится к чему-то, что регулярно хорошо принимается на сайте, то это ошибочное возражение.
@JCRM десять вопросов о Кербине , двадцать один вопрос о KSP , семь сообщений о Duna. Если кто-то хочет создать новую близкую причину, он должен обратиться к мете. Очевидно, что вопросы о вымышленных мирах, заданные другими пользователями, кроме меня, хороши и хорошо приняты.
Я думаю, что идея о том, является ли это вымышленным или нет, не так уж важна. Однако я думаю, что стабильность системы не особенно актуальна для этого сайта и что этот вопрос лучше подходит для Astronomy SE.
@Puffin использование числовых орбитальных симуляторов здесь совершенно актуально; это то, что делают исследователи космоса. Каждый раз, когда вы хотите вывести космический корабль на орбиту вокруг Юпитера или Сатурна со сложной лунной системой, вам нужно обратить пристальное внимание на то, как гравитационные возмущения от всех этих других лун влияют на интересующую вас орбиту. С точки зрения численного интегрирования это одно и то же. И, конечно, «лучше подходит» никогда не бывает близкой причиной.
Хорошо, я понимаю вашу точку зрения. Я смотрел на это, что стабильность спутниковой орбиты — это одно, взаимная стабильность планетарной системы — это совсем другое, и я предположил, что различие (т.е. взаимодействие или нет) — это разделительная линия, которая означает, что вы найдете меньше людей с образованное мнение здесь и многое другое об астрономии SE.
@Puffin Я рассмотрел оба сайта и спросил себя: «Сколько предыдущих вопросов о системе Kerbol и / или KSP были успешными в Astronomy SE по сравнению с тем, сколько здесь?» Поскольку у меня было некоторое представление о том, что ответов было гораздо больше здесь, чем там , я решил опубликовать здесь.
@uhoh, из предоставленного вами списка вопросов о «написании истории» все, кроме одного, задают вопросы из реального мира, причем часть письма используется для определения контекста вопроса. ваш список вопросов о гипотетических объектах включает в себя несколько форм, в которые я предложил вам переписать этот, один был закрыт, один с тегом альтернативы дизайна «это мусорный вопрос» и один я VTCed. И, конечно же, «лучше подходит» — вполне уважительная близкая причина.
... и, конечно же, «другие вещи существуют» никогда не является причиной для отказа от VTC или понижения.
@JCRM Я показал, что здесь нет проблем ни с вымыслом, ни с гипотетическими орбитами, ни с орбитами гипотетических тел или объектов, ни с KSP, ни с системой Кербол. Чем более узкая и запутанная причина, которую вы пытаетесь придумать, чтобы закрыть только этот вопрос, избегая при этом всех остальных, тем больше похоже, что этому вопросу уделяется чрезмерное внимание. Возможно, это не лучшее использование своего времени .
Ерунда, вы ничего подобного не продемонстрировали.
На это ответило моддинг-сообщество KSP. github.com/mockingbirdnest/Principia/wiki/…
Луны Джулса довольно известны в сообществе KSP именно потому, что они до смешного нестабильны, как только вы добавляете физику трех тел.

Ответы (2)

Это изученная проблема для команды моддеров KSP, которые написали Principia, гравитационную реализацию n-тел. Они выпустили документ , объясняющий проблему с системой запасов (очень близкое столкновение между Валлом и Лейси через несколько дней после начала симуляции).

Чтобы исправить это, они модифицируют систему Jool для обеспечения стабильности при загрузке Principia. Ссылка выше тратит последнюю 1/2 документа на обсуждение стабильности этой модифицированной системы.

Вот подробности модификации:

[Мы модифицируем систему Джула...], увеличив размер орбит Валла и Тило, тем самым предотвратив поломки внутренней системы Джула из-за резонансов; сделав орбиту Бопа ретроградной, как предложили Скотт Мэнли и @pdn4kd, чтобы Тайло не вытолкнул его из системы (который теперь приближается к нему).

Хотя полученная система вряд ли сломается в течение столетия, мы обнаруживаем, что она очень хаотична, в основном из-за взаимодействия между Бопом и Тайло. В оставшейся части этого документа мы обсудим влияние этого хаотического поведения на предсказуемость системы и рассмотрим некоторые особенности движения юлианских спутников.

Короче говоря, нет, луны Джула (как определено в стоковом KSP) нестабильны.

О, это увлекательно! Спасибо за ваш ответ и терпение в ожидании глупого цикла insaclose-reopen. Я думаю, здесь есть хороший посыл для исследователей космоса; в то время как они не проектируют системы лун, они проектируют орбиты, которые движутся среди этих лун, и пытаются удержать их там, например клубок пряжи Кассини и пролет Юноны над галилеевыми лунами Юпитера .

Поскольку эти объекты имеют известные массы и параметры орбиты в физических единицах, устойчивость системы можно исследовать численно.

От Jool я щелкнул по пяти ссылкам на его луны и собрал числа здесь. Средняя аномалия в эпоху («0 UT»), вероятно, выражается в радианах и по какой-то причине менее точна, чем все остальные значения.

name       a (km)      e       i(°)   ω (°)    Ω (°)     M (rad?)     mass (kg)
------   -------     -----    -----   -----    -----     -------     ------------    

Jool (central body)                                                  4.2332127E+24

Laythe    27,184     0         0        0        0         3.14      2.9397311E+22
Vall      43,152     0         0        0        0         0.9       3.1087655E+21
Tylo      68,500     0         0.025    0        0         3.14      4.2332127E+22
Bop      128,500     0.235    15.      25       10         0.9       3.7261090E+19
Pol      179,890     0.171     4.25    15        0         0.9       1.0813507E+19

Поэтому неудивительно, что кто-то сделал это, и в соответствии с традициями наших сайтов очень серьезно относиться к вопросам о системе Кербол, я буду ссылаться на этот замечательный расчет.

Из примечаний ниже видео, моделирующее N-тело солнечной системы KSP - крупный план лун Джула (спасибо @Elaskanator )

Недавно я загрузил видео, показывающее результаты моделирования солнечной системы Kerbal Space Program с использованием n тел. В течение 100 лет система стабильна, все, кроме лун Джула. Валла очень быстро выгоняют из Джула, а через несколько десятилетий Пол следует за ним.

Это видео показывает движение спутников Джула в течение первых 3 мс симуляции, чтобы можно было ясно увидеть выброс Валла. После нескольких близких прохождений Лейте орбита Валла поднимается достаточно высоко, чтобы он встретил Тайло, что переводит его на гораздо более высокую эллиптическую орбиту. Через несколько витков он еще раз близко сталкивается с Тайло и полностью выбрасывается из Джула, а затем самостоятельно вращается вокруг Кербола. К 2,4 мс его нет.

Это моделирование было выполнено с использованием встроенной схемы пятого порядка Рунге-Кутты Дорманда и Принса RK5(4)7M с пределом локальной погрешности 0,1 мм. Моделирование движения системы Кербол за 3 Мс заняло всего пару секунд.

Обычно я не отвечаю на свои вопросы, но в данном случае это показалось благоразумным. Вполне вероятно, что будут получены лучшие ответы, но это должно сдвинуть дело с мертвой точки.
Ну, вы посмотрите на это, еще один вопрос, на который вы тратили время людей
@JCRM любой пользователь, который читает сообщение об обмене стеками или взаимодействует с ним, делает это на добровольной основе, это делается потому, что они хотят это делать. Если вы чувствуете, что ваше время потрачено неэффективно на длительное взаимодействие с этим постом, то есть простое и очевидное решение этой проблемы, верно?
Простое и очевидное решение — выявить такое плохое поведение, чтобы оно не нормализовалось.
@JCRM Я выделил больше места для этого обсуждения, к которому могут присоединиться и другие: я действительно «трачу время людей», публикуя вопрос, связанный с KSP, а затем отвечая на него, когда было 4 близких голоса?
Мне понравилось смотреть симулятор. Спасибо, угу.
Стабильны ли орбиты спутников Джула?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v