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轨道力学,启动!

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抽出时间在做支线任务《树海归于谧宁》时又看见熟悉的字眼了。螺丝咕姆介绍天才俱乐部#79查德威克时提及他的专精领域是固体物理学、轨道力学以及虚拟的虚数应用理论(其中,应用理论指的是基础科学研究。)。
这里为什么我要说“又”呢?毫不夸张地讲,《崩坏:星穹铁道》是我目前接触过涉及学术专业名词最多的二次元手游,毕竟你甚至都能够看见Four Color Theorem和望月新一的宇宙际Teichmüller理论。
当然,这自然而然地可以归纳于「智识」星神博识尊执掌的智识命途。在之前我就提及过,模拟宇宙是四位天才联合开发的,因此命途祝福(譬如存护祝福包含的材料力学、毁灭祝福包含的天体物理学以及丰饶祝福包含的印度佛教哲学等等。)涉及到的专业学识实际上都涵盖于智识。
言归正传,有关轨道力学的介绍,我先来讲一讲提丢斯-波得(Titius-Bodelaw)定则。通俗地讲,波得定则是表示各个行星和太阳平均距离的一种经验规则,公式如下:
a=0.4+0.3×0.2^n(an).
其中,a为轨道半长轴,an是以天文单位表示的第n颗行星离太阳的平均距离,n为一列数:对于由近及远的行星次序,n=-∞,0,1,2...

水星到太阳的平均距离是0.4au,对应到公式中n=0;金星到太阳的平均距离是0.7au,对应到公式中n=3。也可以说,其他行星轨道周长是以最内层行星轨道周长的2^n倍形式向外拓展的,用公式描述就是λn=2^n·λ1=2^n·2π·r1.
只不过波得公式物理意义不明,对于1846年发现的海王星误差过大,因此很多人更倾向于这完全是一种数学上的纯粹的巧合(且很难以物理上的必然性去解释。)。
现在随着研究的深入,已经提出了许多行星距离公式,更常用的形式为an+1:an=β(β是与行星质量相关的常数)。
我们再来了解一下霍曼转移轨道(Hohmann transfer orbit)。这是德国航天工程师瓦尔特·霍曼在1925年出版的图书《Die Erreichbarkeit der Himmelskörper》中提出的一种变换航天器轨道的方法。
地球飞往火星使用的通常是霍曼转移,我们知道,太阳占据了太阳系99.86%的总体质量,因而太阳系内部天体运行和航天器转移轨道的引力源是太阳。火星合日大约每26个月会发生一次(火星-太阳-地球三者将形成一条直线),在这个现象发生的前几个月,航天器已经从地球出发。假设地球和火星均是纯圆轨道,在出发时,航天器需要达到32.7㎞/秒的速度,超过了地球本身的速度(29.8㎞/秒)。在抵达时,航天器速度为21.5㎞/秒,低于火星运动速度(24.1㎞/秒)。整体上是半个椭圆,链接了地球轨道和火星轨道。
因此,整个方案理论上仅需要两次引擎推进:第一次加速,切入霍曼转移轨道,逃离地球;第二次加速,切出霍曼转移轨道,赶上火星。由于火星引力加速和大部分任务目标是环绕火星等原因,最后一次实际上是制动工作。飞行过程中,为应对外力可能造成的轨道偏移,也仅需推进系统短暂工作微调,绝大部分时间自由飞行。

其实说到轨道力学,很多人第一时间也会联想到坎巴拉的太空计划(即KSP,这同时是标题的用梗所在),这是一款航空航天模拟游戏。因为操作过程需要玩家具备一定的物理学、天文学知识储备,故而便有玩家去学习轨道力学的相关理论。
而固体物理学,是通过量子力学、晶体学、电磁学以及冶金学等方法研究刚性物质或固体,是凝聚态物理中最大的子领域。
固体物理学本质上是在周期晶格上实现带电粒子的量子统计力学,譬如说天体物理学实验(实测天体物理)中经常使用基于超导体的探测器,要么是跃迁边缘传感器(transition-edge sensor)、要么是基于超导量子干涉器件的传感器(所以可以理解游戏中查德威克博士为什么会同时专精于固体物理和轨道力学。)。
另外,值得一提的是,我认为游戏中查德威克博士的名称应该是借鉴了英国实验物理学家詹姆斯·查德威克(James Chadwick)。

1935年查德威克因为发现中子而被授予诺贝尔物理学奖,往后查德威克也前往美国参加了原子弹的研制工作。
并且他的老师正是鼎鼎大名的实验科学家欧内斯特·卢瑟福,剑桥大学卡文迪许实验室第三任主任(查德威克时任副主任),创立出卢瑟福原子太阳系模型,早在1908年便获得了诺贝尔化学奖。
最后,关于游戏中的查德威克博士,我个人还是比较能够理解他最终在向螺丝咕姆坦白只是想让自己的才能和领域被世界看见,哪怕他已经成为了一名天才。


IP属地:江苏来自Android客户端1楼2024-02-18 19:06回复
    不愧是你


    IP属地:江苏来自Android客户端2楼2024-02-18 19:28
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      2025-05-17 19:00:47
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      看不懂,先点个赞


      IP属地:山东来自Android客户端3楼2024-02-18 19:39
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        太长不看 点个赞先


        IP属地:上海来自Android客户端4楼2024-02-18 19:58
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          这就是玩崩铁带给我的自信


          IP属地:上海来自Android客户端5楼2024-02-18 20:00
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            有没有课代表总结一下,太长了不想看


            IP属地:四川来自Android客户端6楼2024-02-18 20:17
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              你搁这写论文呢


              IP属地:山东来自Android客户端7楼2024-02-18 20:19
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                看起来好厉害的样子,第一次见到这么厉害的游戏领域大神


                IP属地:北京来自Android客户端8楼2024-02-18 20:30
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                  2025-05-17 18:54:47
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                  纯学术好评,但是贴吧,长文带图容易被系统吞,把自己吞 破防了建议还是主要在矢 呼之类的平台发吧。


                  9楼2024-02-18 20:32
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                    知识领域大神


                    IP属地:江苏来自Android客户端10楼2024-02-18 20:32
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                      大神厉害


                      IP属地:重庆来自Android客户端11楼2024-02-18 21:44
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                        游戏领域大神


                        IP属地:江苏来自Android客户端12楼2024-02-18 21:45
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                          看不懂


                          IP属地:山东来自Android客户端13楼2024-02-18 21:53
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                            我们博识学会需要你这样的人才


                            IP属地:天津来自iPhone客户端14楼2024-02-18 21:57
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                              2025-05-17 18:48:47
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                              卧槽,这下真是游戏领域大神了


                              IP属地:云南来自Android客户端15楼2024-02-18 22:01
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