¿Calcular órbitas bajas/altas/geométricas para otros planetas? - matemáticas ligeras - gamedev

Tengo una situación en la que he generado proceduralmente planetas y lunas en un sistema solar. Estos cuerpos tienen masa y radio variables.

Ahora lo que quiero hacer es poder definir una trayectoria orbital circular alrededor de cada uno (planeta y lunas) que sería conceptualmente equivalente a la órbita terrestre baja, la órbita terrestre alta y la órbita terrestre geosincrónica.

No quiero entrar en matemáticas altas calculando cosas exactamente, y como dije anteriormente, estas órbitas son circulares, no elípticas de todos modos. Lo que sí necesito es realmente una forma de falsificarlo para que parezca algo lógico y semicreíble.

¿Alguien tiene alguna idea sobre cómo podría hacerlo mejor? ¿Supongo que la variable principal, o quizás la única necesaria, en la ecuación sería la masa del planeta o la luna?

También como una pregunta secundaria pero semirelacionada, ¿habría algo similar que debería tener en cuenta al colocar lunas alrededor de un planeta para mantenerlo semilógico?

¡Gracias por cualquier ayuda!

Para mayor claridad, este es un juego en 2D y dibujaré un círculo alrededor de los planetas para representar las órbitas. Todo lo que realmente necesito hacer es calcular la altitud de los tres tipos de órbita.

Respuestas (1)

Para la órbita baja/alta, podrías hacerlos proporcionales al diámetro del planeta (órbita baja de 250 km para la Tierra, 125 km para la mitad del diámetro de la Tierra, y así sucesivamente) el límite inferior depende de la atmósfera.

Para la órbita síncrona, puede usar las ecuaciones derivadas aquí o aquí ; tenga en cuenta la diferencia entre altitud (sobre la superficie del cuerpo) y radio (desde el centro del cuerpo). Sin embargo, depende de la velocidad de rotación del cuerpo, que es muy variable. Los planetas cercanos a la estrella podrían estar bloqueados por mareas o en una resonancia orbital estelar (como Mercurio), en cuyo caso la altitud de su órbita síncrona estaría fuera de su esfera de influencia.

Para la colocación de lunas, un límite inferior sería el límite de Roche ; un límite superior sería la esfera Hill del planeta . La interacción de luna a luna dependería de las esferas Hill de las lunas. En realidad, las lunas tendrían interacciones resonantes complicadas como las de Júpiter, pero esas son más complicadas de lo que estoy dispuesto a enfrentar en mi juego espacial. ;)

Los cuerpos en realidad no giran ni orbitan, por lo que (creo) simplifica mucho las cosas. Es básicamente una instantánea estática de un sistema solar. En cuanto a "Simplemente hazlos proporcionales", supongo que podría seguir esa ruta, pero pensé que tendría más sentido si los planetas de mayor masa / mayor gravedad fueran diferentes de los de menor masa, incluso si fueran del mismo tamaño. Por otra parte, puede que lo esté complicando demasiado; se supone que esto es simple y fácil de absorber por un jugador.
Supongo que te refieres a aproximadamente la mitad del tamaño de la esfera Hill, por estabilidad.
@jwvanderbeck: Si los cuerpos no giran, las órbitas sincrónicas serían imposibles. La velocidad de rotación del planeta debería estar entre el período orbital en la esfera Hill del planeta y su período de órbita baja (siendo realistas, considerablemente menos o el planeta se rompería). Puede simular de manera creíble las interacciones de las lunas configurando sus órbitas de modo que sus períodos orbitales sean proporciones de números naturales, 2/3, 4/5, 1/8, etc. (por ejemplo, si el período de una luna es de 20 días, haga otro para tener un período de 30 días.
No, lo siento, probablemente lo hice más confuso de lo que debería. No giran durante el juego sería una mejor manera de decirlo. Piense en una instantánea en el tiempo de un sistema planetario en funcionamiento.