¿Cuáles son las opciones actuales para el software de simulación de mecánica orbital?

Para agregar a la lista de @Erik:

• GMAT — Multiplataforma, Gratis. Producto de código abierto de la NASA.

• FreeFlyer — PC, comercial. Probablemente el mayor competidor de AGI.

• The Java Astrodynamics Toolkit : multiplataforma, gratis. Otro producto de código abierto, más una biblioteca de software que un entorno de simulación completo.

• Diseñador de órbita : Android, gratis. Ni siquiera está cerca del mismo estadio de béisbol de estos otros paquetes, pero podría ser una forma divertida de jugar con diferentes órbitas. Editar: en realidad acabo de descargar esto y estoy absolutamente enganchado. Muy recomendable. (Advertencia: soy un nerd para cosas como esta y, de hecho, puede ser una aplicación bastante aburrida para la mayoría de las personas).

Estas son las opciones que conozco en la parte superior de mi cabeza:

• AGI/STK (Kit de herramientas de sistemas) — PC, gratis
• Orbit Reconstruction, Simulation and Analysis (ORSA) — Linux/Mac/PC, gratis (última versión 2011-02-17)

Además de este software serio mencionado anteriormente, hay un juego interesante con cálculos orbitales bastante realistas, muy adecuado para enseñar a los niños sobre el espacio: el programa espacial Kerbal .

En cuanto a la versión no libre de AGI, es mucho más potente.

En cuanto a los juegos/simulaciones, me he topado con Orbiter . Parece tener bastantes complementos y un foro . Desafortunadamente, solo funciona en Windows.

Enchufe desvergonzado para Tudat (Caja de herramientas de astrodinámica de TU Delft) ...

Si está buscando algo que le permita mucha libertad para configurar y jugar con simulaciones, es posible que desee considerar un proyecto C++ de código abierto en el que he estado trabajando durante los últimos años como parte de mi doctorado. La mayoría de los estudiantes de posgrado de mi grupo lo usan, por lo que se ha dedicado mucho esfuerzo.

Orekit es la mejor herramienta de mecánica espacial que conozco. Desarrollado en Java (multiplataforma), Orekit es una biblioteca de código abierto de dinámica espacial , basada en Common Apache Math.

A pesar de que hasta el momento no tiene una herramienta de visualización, el modelo de fuerza diferente que contiene lo convierte en una muy buena opción si su plan es resolver un problema de dinámica de vuelo preciso.

Orekit incluye todas las convenciones IERS disponibles para la definición de tramas. Incluye propagadores de órbita de 3 tipos:
- Analítico (Kepler, Eckstein-Heschler, SDP4/SGP4 con correcciones de 2006)
- Numérico (con modelos de fuerza personalizables)
- Propagación semianalítica basada en la Teoría semianalítica de satélites de Draper (DSST) con modelos de fuerza personalizables .

Para obtener información, encontrará en la misma dirección arriba del complemento Rugged. Rugged es una herramienta de mapeo del sensor al terreno que tiene en cuenta los modelos digitales de elevación (DEM) en su cálculo de la línea de visión. Es una biblioteca de software libre de nivel intermedio escrita en Java e implementada como un complemento para Orekit.

Estas son algunas de las características que ofrece Orekit:

Tiempo

high accuracy absolute dates
time scales (TAI, UTC, UT1, GPS, TT, TCG, TDB, TCB, GMST, GST ...)
transparent handling of leap seconds

Geometría

frames hierarchy supporting fixed and time-dependent (or telemetry-dependent) frames
predefined frames (EME2000/J2000, ICRF, GCRF, ITRF93, ITRF97, ITRF2000, ITRF2005, ITRF2008 and intermediate frames, TOD, MOD, GTOD and TOD frames, Veis, topocentric, tnw and qsw local orbital frames, spacecraft body, Moon, Sun, planets, solar system barycenter, Earth-Moon barycenter)
user extensible (used operationally in real time with a set of about 60 frames on several spacecraft)
transparent handling of IERS Earth Orientation Parameters (for both new CIO-based frames following IERS 2010 conventions and old equinox-based frames)
transparent handling of JPL DE 4xx (405, 406 and more recent) and INPOP ephemerides
transforms including kinematic combination effects
composite transforms reduction and caching for efficiency
extensible central body shapes models (with predefined spherical and ellipsoidic shapes)
cartesian and geodesic coordinates, kinematics

Estado de la nave espacial

Cartesian, Keplerian (including hyperbolic), circular and equinoctial parameters
Two-Line Elements
transparent conversion between all parameters
automatic binding with frames
attitude state and derivative
Jacobians
mass management
user-defined associated state (for example battery status, or higher order derivatives, or anything else)

Propagación

analytical propagation models:
    Kepler
    Eckstein-Heschler
    SDP4/SGP4 with 2006 corrections
numerical propagation with:
    customizable force models:
        central attraction
        gravity models (automatic reading of ICGEM (new Eigen models), SHM (old Eigen models), EGM and GRGS gravity field files formats, even compressed)
        atmospheric drag (DTM2000, Jacchia-Bowman 2006, Harris-Priester and simple exponential models) and Marshall solar Activity Future Estimation
        third body attraction (with data for Sun, Moon and all solar systems planets)
        radiation pressure with eclipses
        solid tides, with or without solid pole tide
        ocean tides, with or without ocean pole tide
        general relativity
        multiple maneuvers
    state of the art ODE integrators (adaptive stepsize with error control, continuous output, switching functions, G-stop, step normalization ...)
    computation of Jacobians with respect to orbital parameters and selected force models parameters
    serialization mechanism to store complete results on persistent storage for later use
semi-analytical propagation based on Draper Semianalytic Satellite Theory (DSST) with customizable force models:
    central body with full gravity model
    third body attraction
    atmospheric drag
    radiation pressure with eclipses
tabulated ephemerides:
    file based
    memory based
    integration based
unified interface above analytical/numerical/semianalytical/tabulated propagators for easy switch from coarse analysis to fine simulation with one line change
all propagators can be used in several different modes:
    slave mode: propagator is driven by calling application
    master mode: propagator drives application callback functions
    ephemeris generation mode: all intermediate results are stored during propagation and provided back to the application which can navigate at will through them, effectively using the propagated orbit as if it was an analytical model, even if it really is a numerically propagated one, which is ideal for search and iterative algorithms
handling of discrete events during integration (models changes, G-stop, simple notifications ...)
predefined discrete events:
    eclipse (both umbra and penumbra)
    ascending and descending node crossing
    apogee and perigee crossing
    alignment with some body in the orbital plane (with customizable threshold angle)
    raising/setting with respect to a ground location (with customizable triggering elevation)
    date
    altitude crossing
    target detection in sensor field of view (circular or dihedral)
    complex geographic zones traversal
    impulse maneuvers occurrence
possibility of slightly shifting events in time (for example to switch from solar pointing mode to something else a few minutes before eclipse entry and reverting to solar pointing mode a few minutes after eclipse exit)

Actitud

extensible attitude evolution models
predefined laws:
    central body related attitude (nadir pointing, center pointing, target pointing, yaw compensation, yaw-steering)
    orbit referenced attitudes (LOF aligned, offset on all axes)
    space referenced attitudes (inertial, celestial body-pointed, spin-stabilized)
    tabulated attitudes

Manejo de archivos en órbita

loading of SP3-a and SP3-c orbit files
loading of CCSDS orbit data messages

Modelos de atmósfera

tropospheric delay (modified Saastamoinen)
geomagnetic field (WMM, IGRF)

Carga de datos personalizable

loading from local disk
loading from classpath
loading from network (even through internet proxies)
support for zip archives
support from gzip compressed files
plugin mechanism to delegate loading to user defined database or data access library

Localizado en varios idiomas

English
French
Galician
German
Greek
Italian
Norwegian
Romanian
Spanish

PyEphem :

PyEphem proporciona cálculos astronómicos de grado científico para el lenguaje de programación Python. Dada una fecha y ubicación en la superficie de la Tierra, puede calcular las posiciones del Sol y la Luna, de los planetas y sus lunas, y de cualquier asteroide, cometa o satélite terrestre cuyos elementos orbitales pueda proporcionar el usuario. Se proporcionan funciones adicionales para calcular la separación angular entre dos objetos en el cielo, determinar la constelación en la que se encuentra un objeto y encontrar las horas en que un objeto sale, transita y se pone en un día en particular.

Las rutinas numéricas que se encuentran detrás de PyEphem son las de la maravillosa aplicación de astronomía XEphem , cuyo autor, Elwood Downey, generosamente nos dio permiso para usarlas como base para PyEphem.

jovian_moon_chart.py

Este script imprime dónde estarán las lunas jovianas alrededor de Júpiter durante los próximos días.

import ephem

moons = ((ephem.Io(), 'i'),
         (ephem.Europa(), 'e'),
         (ephem.Ganymede(), 'g'),
         (ephem.Callisto(), 'c'))

# How to place discrete characters on a line that actually represents
# the real numbers -maxradii to +maxradii.

linelen = 65
maxradii = 30.

def put(line, character, radii):
    if abs(radii) > maxradii:
        return
    offset = radii / maxradii * (linelen - 1) / 2
    i = int(linelen / 2 + offset)
    line[i] = character

interval = ephem.hour * 3
now = ephem.now()
now -= now % interval

t = now
while t < now + 2:
    line = [' '] * linelen
    put(line, 'J', 0)
    for moon, character in moons:
        moon.compute(t)
        put(line, character, moon.x)
    print str(ephem.date(t))[5:], ''.join(line).rstrip()
    t += interval

print 'East is to the right;',
print ', '.join([ '%s = %s' % (c, m.name) for m, c in moons ])
3/2 12:00:00                         g e     J   i                    c
3/2 15:00:00                        ge       J    i                    c
3/2 18:00:00                      g e        J     i                   c
3/2 21:00:00                     g e         J    i                    c
3/3 00:00:00                    g  e         J  i                       c
3/3 03:00:00                   g   e         Ji                         c
3/3 06:00:00                  g    e       i J                          c
3/3 09:00:00                  g     e   i    J                          c
3/3 12:00:00                 g       e i     J                          c
3/3 15:00:00                 g        ie     J                          c
3/3 18:00:00                 g         i e   J                          c
3/3 21:00:00                 g           i e J                          c
3/4 00:00:00                 g             i e                          c
3/4 03:00:00                  g              Jie                        c
3/4 06:00:00                  g              J  ie                      c
3/4 09:00:00                   g             J    ie                   c
East is to the right; i = Io, e = Europa, g = Ganymede, c = Callisto

Aquí hay algunas otras cosas por ahí también dependiendo de lo que estés buscando...

WEB

Si bien no es un simulador de mecánica orbital, este navegador de trayectoria de la Nasa me pareció interesante.

Más parecido a un juego es la aplicación LEO Launcher y el simulador de lanzamiento .

Está el simulador 3D JPL y el Simulador de objetos cercanos a la Tierra (ambos basados ​​en la web). También hay un simulador SSD JPL y aquí hay algunas instrucciones de inicio rápido . Al igual que:

*nada

Para los sistemas *nix (linux, unix) también existe el conjunto de herramientas FERMI con una descripción general aquí .

PC con Windows

El juego popular y gratuito es un simulador orbital en 3-d mencionado por Deer Hunter.

iTraject puede ser muy útil para aprender mecánica orbital. Su solucionador numérico lo hace muy flexible. También utiliza algoritmos astronómicos muy precisos para las posiciones celestes. De hecho, puede establecer su fecha inicial, predecir cuándo estará su vehículo en el SOI de la Luna con cálculos analíticos y realizar un sobrevuelo alrededor de la Luna. Además, puede obtener parámetros de estación terrestre, época y elementos keplerianos con la hora actual.

aqui un video: http://www.youtube.com/watch?v=msCEdOq5WhI

Puede probar Stellarium para ubicar la mayoría de los objetos celestes desde el marco de la tierra. AFAIK, funciona muy bien en Linux y también está disponible para OS X y Windows.

Eric Stoneking / NASA Goddard Space Flight Center comparten '42' como la simulación de dinámica de nave espacial (en su mayoría inofensiva)

Es multiplataforma, tiene varias capacidades y es una herramienta ordenada en general.

https://github.com/ericstoneking/42

Echa un vistazo a PIGI de Sabre Astronautics. https://saberastro.com/

Con diferencia los mejores gráficos y una gran facilidad de uso, impresionante para visualizar las órbitas de todos los planetas.

Su licencia informal comienza en solo $ 15 por mes, por lo que vale la pena mirarla. PC y Mac.

https://saberastro.com/productos/

Mecánica Orbital con MATLAB

https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/authors/my_fileexchange