太空飞船任务,生成一个地球发射、火星着陆以及下一次发射窗口返回地球的动画3D代码


python 复制代码
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.animation import FuncAnimation
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

# 天体参数设置(简化模型)
AU = 1.5e8  # 天文单位(公里)
earth_orbital_radius = 1.0 * AU
mars_orbital_radius = 1.5 * AU
orbital_speed = 2e4  # 简化轨道速度(km/s)

# 时间参数
earth_period = 365  # 天
mars_period = 687  # 天
transfer_time = 258  # 霍曼转移时间(天)
time_step = 2  # 动画时间步长(天)
total_duration = 800  # 总任务时间(天)

# 初始化图形
fig = plt.figure(figsize=(10, 8))
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax.set_facecolor('black')


# 天体初始位置
def celestial_pos(t, period, radius):
    angle = 2 * np.pi * t / period
    return radius * np.array([np.cos(angle), np.sin(angle), 0])


# 霍曼转移轨道计算
def transfer_orbit(t, t_start, radius_from, radius_to, transfer_time):
    angle = np.pi * (t - t_start) / transfer_time
    r = radius_from + (radius_to - radius_from) * (t - t_start) / transfer_time
    return r * np.array([np.cos(angle), np.sin(angle), 0])


# 初始化绘图元素
earth, = ax.plot([], [], [], 'o', color='blue', markersize=8)
mars, = ax.plot([], [], [], 'o', color='red', markersize=6)
ship, = ax.plot([], [], [], 'o', color='white', markersize=4)
trajectory, = ax.plot([], [], [], '-', color='gray', alpha=0.5)
sun = ax.plot([0], [0], [0], 'o', color='yellow', markersize=12)[0]

# 坐标轴设置
max_orbit = mars_orbital_radius * 1.2
ax.set_xlim(-max_orbit, max_orbit)
ax.set_ylim(-max_orbit, max_orbit)
ax.set_zlim(-max_orbit / 10, max_orbit / 10)
ax.axis('off')


# 动画更新函数
def update(frame):
    t = frame * time_step

    # 更新天体位置
    earth_pos = celestial_pos(t, earth_period, earth_orbital_radius)
    earth.set_data(earth_pos[0], earth_pos[1])
    earth.set_3d_properties(0)

    mars_pos = celestial_pos(t, mars_period, mars_orbital_radius)
    mars.set_data(mars_pos[0], mars_pos[1])
    mars.set_3d_properties(0)

    # 飞船状态机
    if t < transfer_time:  # 前往火星阶段
        ship_pos = transfer_orbit(t, 0, earth_orbital_radius, mars_orbital_radius, transfer_time)
    elif t < transfer_time + 30:  # 火星停留
        ship_pos = mars_pos
    else:  # 返回地球阶段
        ship_pos = transfer_orbit(t - transfer_time - 30, 0, mars_orbital_radius, earth_orbital_radius, transfer_time)

    ship.set_data(ship_pos[0], ship_pos[1])
    ship.set_3d_properties(0)

    # 更新轨迹
    x, y, z = trajectory.get_data_3d()
    x = np.append(x, ship_pos[0])
    y = np.append(y, ship_pos[1])
    z = np.append(z, 0)
    trajectory.set_data(x, y)
    trajectory.set_3d_properties(z)

    return earth, mars, ship, trajectory, sun


# 创建动画
ani = FuncAnimation(fig, update, frames=int(total_duration / time_step),
                    interval=50, blit=True)

# 添加图例和标注
ax.text(0, 0, 0, "SUN", color='yellow', ha='center')
ax.text(earth_orbital_radius, 0, 0, "Earth", color='blue')
ax.text(mars_orbital_radius, 0, 0, "Mars", color='red')

plt.show()
相关推荐
Zldaisy3d3 天前
中南大学 | 热稳定纳米析出相助力增材制造Al-Fe-Cr-Sc-Zr合金400℃长期热暴露后室温强度保持
3d·制造
陆康永3 天前
3d swipe 拖动 -改为linear css
3d·swiper
Zldaisy3d4 天前
增材制造陶瓷的强化策略:机制与工艺-结构-性能关系的多尺度综述
3d·制造
在下胡三汉4 天前
用 glTF/glb 加载自定义 3D 模型
3d·gltf
李航19836 天前
用 DeepDraw 几何引擎开发建筑设计软件(十):推挤工具
python·3d
iNeuOS工业互联网8 天前
大模型(DeepSeek)辅助 3D 实时建模 + 拖拽配置:业务可视化应用快速构建实践(标注、巡检与视角控制等)
人工智能·物联网·3d·语言模型·工业互联网
Zldaisy3d8 天前
点亮高端制造轻量化新图景:铝基材料增材制造进展与挑战
3d·制造
事界见闻8 天前
网页版AI 3D工具通常能完成哪些基础工作?生成、处理与导出流程对比
人工智能·3d
数字新视界9 天前
国产信创动环监控系统赋能智能环境安全新未来
物联网·3d·数字孪生·三维可视化·数据可视化
chaoyuanl9 天前
超元力主题乐园飞行影院:把景区文化做成可持续更新的沉浸体验
大数据·3d·xr·娱乐·mr