如何选择无碰撞彗星轨迹的参数

计算科学 模拟
2021-11-29 23:11:06

为了艺术目的,我实现了一个简单的模拟,一颗彗星在太空中飞行,被随机生成的行星的重力偏转。我对该模拟的问题是,有许多“无聊”的模拟,其中彗星立即与行星相撞或偏转离开视口而没有有趣的轨迹。

是否有一种有效的方法来计算模拟的初始值(行星的重力和彗星的初始速度),其中彗星不会(早期)与行星碰撞并且可能具有有趣的轨迹(更频繁地偏转,弹弓等)?

因为我想将它用于艺术,所以如果算法具有仅适用于整数值行星重力或类似限制的约束,则没有问题。

我目前的方法是通过模拟参数集来使用蛮力,直到我得到一个可以接受的轨迹,这相当慢。

我可能需要的东西(请评论以建议其他人):

  • 彗星不应该穿过的点(即行星)
  • 具有指定速度的点(例如靠近行星以使轨迹偏离碰撞过程)
  • 也许是引导轨迹的路点

参数不应该是任意的(彗星没有马达),而是选择行星重力和彗星初速度的边界条件。如果有用,也可以选择彗星的质量。目前我假设彗星是无质量的,这可能非常接近现实。

1个回答

您正在尝试解决n-body 问题,该问题具有一些可用于加速计算的已知近似值;然而,目前还不清楚如何将这些变成艺术上有趣的轨道。

一些想法:

将彗星放置在行星的一个山球边缘附近,其速度略高于行星的逃逸速度,并且可能接近但低于太阳系的逃逸速度。这会给你一颗彗星,它的轨道相对稳定,能够穿越系统的大部分区域,并受到系统大部分区域的干扰。

或者,您可以在系统中的两颗行星之间建立霍曼转移轨道,但会扰乱速度,使彗星“错过”预定轨道。

对于更复杂的模式,您可以弄清楚如何使用通用任务分析工具进行多行星协助。您还可以查看星际运输网络