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第190章 教授亲自担任主持人(6.2k)
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“从发射到返回,每一步都依赖数学。轨道力学、数值积分、最优控制,这些在登月过程中都显得格外重要。先从最基础的开始,”
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林燃走向黑板,拿起粉笔,画出一条椭圆:“我们从开普勒定律开始。行星和航天器沿椭圆轨道运行,遵循面积定律和周期定律。”
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他写下开普勒第一定律的数学表达:r=\\frac{p}{1+e\\cosheta
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“r是径向距离,p是半通径,e是偏心率,这为我们提供了两体问题的解析解。”
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林燃接着再加上一个圆,象征着地球、月球和航天器的三体系统:“但现实中,我们面对的是限制性三体问题。
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地球和月球的引力同时作用于航天器,解析解不存在。
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我们需要数值方法来逼近轨迹。”
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他写下运动方程。
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我知道各位内心会有疑问:“三体问题的数值解,这是计算密集型任务。
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我们实际上在登月过程中,想要计算出一个合适的结果会非常困难。
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这就涉及到对数值计算方法的优化。
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为了解决这些方程,我们使用了四阶runge-kutta方法,它在精度和效率间取得平衡。”
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“我们依赖ibm的7094计算机,它的性能有限。
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很多时候计算一条完整轨迹需要数小时,我们不得不优化代码,减少浮点运算。”
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