Orbital Rocket Simulation

你是否想过亲手将一枚火箭送入地球轨道？

不是游戏化的简化操作，而是面对真实大气阻力、变推力引擎、跨音速激波、轨道摄动——每一步都遵循物理定律。

现在，这一切可以在浏览器中免费实现。

Orbital Rocket Simulation 是一个完全运行于网页的 2D 航天仿真器，它以猎鹰9号为原型，构建了一套高保真度的轨道力学与火箭发射模型。无需安装，打开即玩，却内藏大学航天工程级别的计算逻辑。

核心亮点：不只是“看起来像”，而是“算得准”

真实物理模型

• 轨道力学：基于二体问题与活力公式，精确计算轨道速度与形状
• 大气建模：采用 美国标准大气1976，分7层建模，包含地势高度修正与萨瑟兰粘度定律
• 阻力计算：考虑地球自转的相对速度，并引入马赫数相关阻力系数曲线（源自土星五号风洞数据），真实还原跨音速阶段的阻力激增
• 推进系统：海平面到真空的推力与比冲动态变化，严格遵循齐奥尔科夫斯基方程
• 数值积分：使用辛欧拉法（Symplectic Euler）确保能量守恒，配合自适应时间步长（上升段50ms，轨道段10ms），兼顾效率与精度

这不是“动画”，而是一次实时数值仿真实验。

三种模式，从新手到专家

1. 手动控制模式

• 使用 W/S 键控制俯仰角（速率限制 2°/秒，模拟真实作动器）
• 屏幕实时显示制导系统建议（青色轨迹），供你对比学习
• 适合理解“重力转弯”“最大动压点”等关键概念

2. 制导发射模式

• 设定目标轨道高度（150–2000 km）
• 智能制导系统自动完成：
  • 大气层爬升（避开 Qmax 结构极限）
  • 远地点抬升
  • 近地点圆化
• 入轨精度可达 ±5 km，支持直接上升或传统圆化策略

3. 轨道模式

• 直接在指定高度（如 400 km）生成火箭
• 携带 10% 燃料，练习六向轨道机动：
  • 顺行 / 逆行（改变轨道大小）
  • 法向 / 反法向（改变轨道倾角）
  • 径向 / 反径向（调整偏心率）
• 纯净环境，专注学习开普勒轨道力学

智能制导：一个会“思考”的火箭大脑

制导系统采用优先级状态机，动态响应飞行状态：

系统能处理多种异常情形，例如：

• 若近地点低于 0（即将撞地）→ 紧急水平点火
• 若近地点 <100 km 且正在下降 → 立即顺行加速
• 若远地点超调 → 滑行至近地点后逆行减速

这套逻辑接近真实运载火箭的 GNC（制导、导航与控制）系统。

用户界面：专业遥测，一目了然

• 实时数据面板：高度、速度、马赫数、轨道参数（半长轴、偏心率、远/近地点）
• 任务事件时间线：一级分离、整流罩抛离、二级点火等关键节点
• 轨道预测可视化：当前轨道与未来轨迹叠加显示
• 时间加速：最高 1000 倍速，快速验证轨道设计
• 相机控制：跟随火箭或锁定地球中心

技术规格：以猎鹰9号为蓝本

所有参数均参考公开资料校准，确保仿真可信度。

适合谁？

• 航天爱好者：亲手验证霍曼转移、重力转弯等理论
• 物理/工程学生：直观理解轨道力学与火箭方程
• 游戏开发者：参考其物理架构与制导逻辑
• 科普教育者：作为课堂教学的交互式演示工具