UK 
EnglishТипова
PolskiСонячне Вітрило
Симуляція сонячного вітрила під дією тиску фотонного випромінювання. Інтеграція RK4 з налаштуванням площі, маси та кута нахилу вітрила.
Схожі симуляції
Про цю симуляцію
Цей симулятор інтегрує траєкторію космічного апарата з сонячним вітрилом за допомогою методу Рунге-Кутта четвертого порядку (RK4) в одиницях а.о./рік, починаючи з кругової земноподібної орбіти на 1 а.о. з орбітальною швидкістю 2π а.о./рік. Кожен крок поєднує сонячну гравітацію з силою тиску фотонного випромінювання, пропорційною cos²(нахил)/r², де нормальний вектор вітрила нахилений на кут α відносно радіального напрямку. Налаштування площі вітрила, маси апарата та кута нахилу змінює, наскільки швидко апарат спіралеподібно віддаляється повз орбіту Марса до орбіти Юпітера.
🔬 Що показує
Відбивне вітрило, що починає рух на орбіті Землі, спіралеподібно віддаляється під безперервним тиском фотонів, а його слід забарвлюється за відстанню від синього поблизу 1 а.о. до червоного за межами 5 а.о. Бейдж «втеча» загоряється, щойно апарат перетинає 3 а.о.
🎮 Як користуватися
Перетягніть повзунки Площа A та Маса m, щоб змінити співвідношення площі до маси вітрила, яке визначає характеристичне прискорення a_c на 1 а.о. Повзунок Нахил α нахиляє нормаль вітрила між радіальним і тангенціальним напрямками; Швидкість множить кількість кроків RK4 за кадр, а Скинути перезапускає з кругової орбіти.
💡 Чи знали ви?
Сонячне світло справді штовхає предмети — на відстані 1 а.о. тиск сонячного випромінювання становить приблизно 4,56 мікроньютона на квадратний метр, крихітна величина на одиницю площі, але достатня, щоб повільно вивести велике легке вітрило зі Сонячної системи без жодного палива.
Часті запитання
Чому кут нахилу має таке велике значення?
Величина тяги вітрила масштабується як cos²(нахил), тож пласке вітрило, спрямоване на Сонце (α = 0°), отримує максимальний радіальний поштовх, але жодної тангенціальної складової для підвищення орбітальної енергії. Приблизно при α ≈ 35° баланс між величиною тяги та її тангенціальною проєкцією близький до оптимального для ефективного спіралеподібного віддалення, тому це значення за замовчуванням.
Що відбувається за від'ємного кута нахилу?
Від'ємний α нахиляє нормаль вітрила в інший бік, надаючи тангенціальній складовій тяги ретроградний напрямок. Це віднімає орбітальну енергію замість того, щоб додавати її, тож апарат спіралеподібно наближається до Сонця, а не віддаляється від нього.
Чому використовується RK4, а не простіший інтегратор?
Метод Рунге-Кутта четвертого порядку обчислює комбіноване прискорення від гравітації та вітрила у чотирьох точках на кожному кроці й поєднує їх зі зваженим усередненням, даючи набагато кращу довгострокову точність, ніж базовий крок Ейлера. Це важливо тут, оскільки симуляція виконує тисячі кроків з фіксованим часовим кроком 0,002 року, поки радіус апарата й тяга вітрила безперервно змінюються.
Як площа й маса вітрила впливають на траєкторію?
Характеристичне прискорення a_c пропорційне площі, поділеній на масу, тож легке велике вітрило втікає значно швидше за важке маленьке. Збільшення Площі A або зменшення Маси m підвищує показник прискорення вітрила на панелі телеметрії й скорочує час, потрібний для досягнення порогу втечі 3 а.о.
Чому апарат іноді скидається сам?
Якщо обраний кут нахилу спрямовує апарат усередину і його відстань від Сонця опускається нижче 0,05 а.о., симуляція трактує це як падіння на Сонце й автоматично перезапускається з кругової орбіти на 1 а.о. Ця перевірка безпеки запобігає збою інтегратора RK4 поблизу сингулярного члена гравітації 1/r².