Orbital Lab: Orbit Simulator
Orbital Lab: Orbit Simulator — Задайте скорость запуска, и настоящий решатель Кеплера построит орбиту
Orbital Lab: Orbit Simulator — это симулятор орбит и лаборатория гравитации для iPhone и Android. Задайте скорость и угол запуска — и настоящий Kepler solver построит точную орбиту, которая получится в результате, а не шаблонную анимацию. Каждое из 31 занятия завершается интерактивной рабочей лабораторией: от скорости убегания до переходов Хомана и хаоса трёх тел.
- Цена
- Бесплатно, обновление до Pro
- Платформы
- iOS и Android
- Занятия
- 31, в четырёх разделах
- Языки
- 10
- Возрастной рейтинг
- 4+
- Версия
- 1.0
- Требуется
- iOS 15.1 или новее
Занятие считается завершённым, когда вы выполнили задание, а не когда нажали кнопку Play.
Повысьте скорость запуска выше настоящей границы убегания, затем восстановите орбиту чуть ниже неё или найдите точную скорость, при которой удастся избежать столкновения. Решатель заново вычисляет эксцентриситет, перицентр, апоцентр и период на каждом кадре, поэтому показанные на экране числа описывают физику, а не просто изображают её.
Что это
Orbital Lab: Orbit Simulator — бесплатный симулятор орбит и курс по орбитальной механике для iOS и Android с 31 занятием в четырёх разделах. Каждое занятие заканчивается интерактивным 3D-рабочим стендом на основе аналитического решателя Кеплера для задачи двух тел, а в разделе «Дальний космос» для сцен с тремя телами используется интегратор n-body. В приложении также есть неограниченная песочница Explore, рассматриваются первая космическая скорость, гравитация, переходы Хомана и бюджеты delta-v, а предварительные знания по естественным наукам не требуются.
В приложении
Как это выглядит
Основы
Почему орбиты имеют форму эллипса и что на самом деле означает скорость убегания?
Орбита возникает, когда тело движется вбок достаточно быстро, чтобы, пока гравитация тянет его вниз, поверхность Земли изгибалась под ним. Иоганн Кеплер показал, что траектория представляет собой эллипс, в одном из фокусов которого находится центральное тело, а скорость запуска определяет, какой именно эллипс получится. Скорость убегания — это скорость, выше которой траектория перестаёт замыкаться и тело навсегда покидает систему.
Эксцентриситетнасколько вытянут эллипс
Значение 0 соответствует идеальной окружности, а по мере приближения к 1 эллипс становится длиннее и тоньше. При значении больше 1 траектория перестаёт быть замкнутой — это гиперболический случай убегания.
Перицентр и апоцентрближайшая и самая дальняя точки
Перицентр — точка, в которой обращающееся тело находится ближе всего к центральному телу, а апоцентр — точка максимального удаления от него. В перицентре тело движется быстрее всего, а в апоцентре — медленнее всего: так проявляется второй закон Кеплера.
Скорость убеганияграница между орбитой и уходом
На заданном расстоянии скорость убегания примерно в 1.41 раза выше скорости круговой орбиты на этом расстоянии. Чуть ниже неё тело всё ещё возвращается по очень вытянутому эллипсу, а чуть выше — уже никогда не возвращается.
Переход Хомана и delta-vкак космические аппараты меняют орбиту
Переход Хомана позволяет переместиться между двумя круговыми орбитами с помощью двух импульсов двигателя: первый вытягивает орбиту, а второй делает её круговой на целевой высоте. Delta-v — это суммарное изменение скорости, необходимое для этих импульсов; именно в этой «валюте» рассчитывается бюджет каждой миссии.
Как это работает
Как устроено занятие
Каждое занятие сочетает короткий текст и рабочий стенд, которым можно управлять перетаскиванием, поэтому вы меняете изучаемое понятие сами, а не просто заучиваете его.
Изучите одну идею
Занятие начинается с нескольких абзацев простым языком — например, о первом законе Кеплера и о том, почему окружность является эллипсом с нулевой вытянутостью, — и небольшой схемы для наглядности.
Перемещайте ползунки
Меняйте эксцентриситет, скорость запуска или угол запуска с помощью ползунка и наблюдайте, как орбита перестраивается в реальном времени. Показатели, например затраты на импульсы для перехода, обновляются на каждом кадре.
Выполните задание
Занятие отмечается как завершённое только после выполнения задания. Прогресс отслеживается отдельно для каждого раздела, а Explore всегда открыт, если вы просто хотите поэкспериментировать.
Что внутри
Что входит в приложение
31
Занятия в четырёх разделах
«Основы орбит», «Миссии Солнечной системы», «Проектирование спутников и ракет» и «Дальний космос: много тел» — каждое занятие со своим интерактивным рабочим стендом.
Кеплер
Настоящий решатель для задачи двух тел
Точное аналитическое решение задачи двух тел строит каждую орбиту и с нуля вычисляет эксцентриситет, перицентр, апоцентр и орбитальный период.
n-body
Сцены с тремя телами в разделе «Дальний космос»
Шесть подготовленных сцен работают на интеграторе Verlet, включая хореографию в форме восьмёрки, устойчивую точку Лагранжа и по-настоящему хаотический пролёт. Этот раздел входит в Pro.
Explore
Неограниченная песочница
Никаких занятий и ограничений: задайте любую скорость и угол запуска и наблюдайте, как на основе того же решателя формируются круговые орбиты, вытянутые эллипсы и гиперболические траектории убегания.
Δv
Настоящая математика космических миссий
Рассчитайте бюджет delta-v для перехода Хомана между двумя орбитами и узнайте, почему импульсы наиболее эффективны в перицентре.
AI
Репетитор на базе AI
Pro включает ИИ-репетитора, который объясняет орбиту, отображаемую на экране.
Подходит
Кому это подходит — а кому нет
Подойдёт, если вы
- Интересуетесь космосом и хотите, чтобы орбитальная скорость была для вас чем-то большим, чем строка из учебника
- Изучаете физику или астрономию и хотите видеть, как законы Кеплера меняются при перемещении ползунка
- Играли в космический симулятор и хотите узнать реальные законы, которые лежат в его основе
- Любите учиться, экспериментируя в песочнице без цели и таймера
- Хотите начать пользоваться научным приложением без подготовки в области науки
Это не тот инструмент, если вы
- Хотите игру с уровнями, очками и ракетами для разблокировки, ведь это курс физики
- Вам нужен полноценный учебник по астродинамике с выводами формул, а здесь уроки короткие и наглядные
- Ожидаете, что каждый урок будет бесплатным, хотя бесплатно доступны 11 из 31, а Pro открывает остальные 20
- Хотите планетарий или карту звёздного неба, чтобы узнавать названия объектов в ночном небе
Конфиденциальность
По умолчанию — гостевой режим
Orbital Lab: Orbit Simulator запускается в гостевом режиме: создавать аккаунт и проходить обязательную авторизацию не нужно. Исследование, первые одиннадцать уроков и ваш прогресс доступны сразу после открытия приложения, а войти в аккаунт можно позже, если захотите.
Полная информация представлена в политике конфиденциальности CoddyKit.
Вопросы
Часто задаваемые вопросы
Какой симулятор орбит лучше всего подходит для изучения орбитальной механики?
Хороший симулятор должен рассчитывать физику, а не просто воспроизводить анимацию. Orbital Lab: Orbit Simulator использует настоящий решатель задачи двух тел Кеплера и n-body-интегратор Verlet, а каждый из 31 урока заканчивается работой на интерактивном стенде. Начать пользоваться приложением можно бесплатно на iOS и Android.
Что такое вторая космическая скорость и как приложение её показывает?
Вторая космическая скорость — это скорость, выше которой тело больше никогда не возвращается к телу, от которого оно удалилось. В Orbital Lab: Orbit Simulator увеличьте скорость запуска выше границы убегания и наблюдайте, как замкнутый эллипс превращается в траекторию ухода, а затем восстановите орбиту, немного снизив скорость ниже этой границы.
Чем Orbital Lab отличается от космической игры?
В игре вас оценивают по достижению цели, а Orbital Lab: Orbit Simulator создан для изучения лежащих в основе механик. Каждый урок заканчивается работой на стенде, использующем тот же решатель, а урок засчитывается только после выполнения задания. В песочнице Explore вообще нет цели.
Это симулятор гравитации, который работает более чем с двумя телами?
Да, в разделе «Дальний космос». Для случаев с n телами, где математика задачи двух тел Кеплера уже неприменима, используется симплектический интегратор Verlet, а также доступны шесть подготовленных сцен с тремя телами. Для каждой сцены проверяется сохранение полной энергии на протяжении расчёта.
Нужны ли знания физики или математики?
Нет. Orbital Lab: Orbit Simulator постепенно знакомит вас с основными терминами — начиная с того, что означают эллипс, периапсис и скорость убегания. Приложение одинаково хорошо подходит и взрослым, интересующимся космосом, и студентам, изучающим физику или астрономию.
Что такое переход Хомана?
Переход Хомана — это способ с наименьшими затратами энергии переместиться между двумя круговыми орбитами с помощью двух манёвров: первый растягивает орбиту в эллипс, а второй переводит её в круговую на целевой высоте. В уроке «Переходы Хомана» можно задать начальную и целевую орбиты и узнать delta-v для каждого манёвра.
Что доступно бесплатно, а что входит в Pro?
Первый раздел целиком и орбиты от Меркурия до Марса во втором разделе доступны бесплатно — это 11 из 31 урока, а также безлимитный режим Explore и отслеживание прогресса. Pro добавляет остальные 20 уроков, симуляции трёх тел в разделе «Дальний космос», ИИ-репетитора и отключение рекламы.
Orbital Lab — это то же приложение, что и Orbit Lab: Kepler Physics?
Да. Название Orbital Lab: Orbit Simulator используется в Google Play, а приложение для iPhone в App Store называется Orbit Lab: Kepler Physics. Это одно и то же приложение CoddyKit с теми же 31 уроком, песочницей Explore и разделом «Дальний космос».
Когда урок считается пройденным?
В Orbital Lab: Orbit Simulator урок отмечается как пройденный только после выполнения задания, а не после нажатия кнопки Play. Например, нужно увеличить скорость запуска выше границы убегания, а затем восстановить орбиту, немного снизив скорость ниже неё, или найти точную скорость, при которой удаётся избежать столкновения.
Какие языки и платформы поддерживает Orbital Lab?
Orbital Lab: Orbit Simulator работает на iOS и Android и доступен на 10 языках, со светлой и тёмной темами. Приложение имеет рейтинг 4+ и требует iOS 15.1 или более поздней версии на iPhone.
Начать
Запустите свою первую орбиту
Бесплатный старт на iOS и Android, 10 языков.
Другие приложения CoddyKit
Доступно на iOS и Android.