Surface Motion Relative to the Irregular Celestial Bodies
本文研究了不规则天体（以下简称不规则天体）表面颗粒的运动和平衡。分别讨论了颗粒在光滑和非光滑表面上的运动。给出了相对于表面平衡点的线性化运动方程及其特征方程。考虑粘滑效应，计算了药柱的阻尼力和弹簧力，导出了药柱的线性化运动方程和相对于表面平衡点的特征方程。非退化曲面平衡点的个数为偶数。我们计算了一颗颗粒相对于不规则小行星6489 Golevka的三个不同区域的运动，包括平坦表面，凹区和凸区。在颗粒释放和初始反弹之后，存在三种运动，即轨道运动、冲击运动和表面运动。我们发现下一跳的最大高度可能大于当前跳的最大高度。我们还利用蒙特卡罗模拟计算了100个颗粒的跳跃运动，结果表明稳定的表面平衡位于小行星的凹区和平坦表面。
2016-05-20 astro-ph.EP
Floating Dark Matter in Celestial Bodies
本研究推导了描述天体内部暗物质分布的通用框架，发现强相互作用暗物质会热平衡后向天体表面漂浮，为多类天体的暗物质搜索提供了新现象学方向。
2023-06-16 astro-ph.EP astro-ph.HE hep-ph
Can the Blackett conjecture directly account for the magnetic fields of celestial bodies and galaxies? And, is a lab-based test for the Blackett conjecture feasible?
根据布莱克特猜想，任何中性旋转体都获得与其角动量成正比的磁矩。利用火星偶极磁场的数据，我们对布莱克特常数的值设置了严格的上限，布莱克特常数是一个将磁矩与角动量联系起来的无量纲常数。因此，布莱克特效应不能直接解释天体和星系的磁场。我们还表明，布莱克特效应不能在实验室测试，因为任何旋转的实验室规模的对象的磁矩将远远小于由著名的巴尼特效应产生的。
2020-09-29 astro-ph.EP physics.gen-ph
Potential series expansion method applied in Analytical Modeling of Gravitational field of Irregularly Shaped Celestial Bodies
本文提出用PSEM对多面体四面体单元的引力势作高阶级数展开，以低于0.1%的外部相对误差和更高计算效率建模不规则小行星引力场。
2025-07-25 astro-ph.EP
Migration of celestial bodies in the Solar system and in several exoplanetary systems
本文综述太阳系及系外行星系统中天体迁移的研究，探讨星子积聚、木星轨道变化及水输运，并分析比邻星和TRAPPIST-1系统中的迁移过程。
2024-11-08 astro-ph.EP
Periodic Orbit Families in the Gravitational Field of Irregular-shaped Bodies
除了过去几年执行的小天体空间飞行任务之外，发现了双小行星和三小行星，使人们越来越关注围绕不规则形状天体的周期性轨道。在本工作中，我们采用多面体形状模型提供了一个准确的表示不规则形状的物体，并利用该模型来计算其相应的重力和有效势。我们还研究了周期轨道族的性质和周期轨道的延拓问题。我们证明了一个事实，它提供了一个守恒量，允许限制的数量的周期轨道在一个固定的能量曲面上的不规则形状的身体。Floquet乘数的碰撞在围绕彗星1 P/Halley的周期轨道的延续期间保持。本文还讨论了不规则形体周期轨道族中的多重分岔。在小行星216 Kleopatra周围发现了三个周期轨道族分叉，其中包括两个实鞍分叉和一个倍周期分叉。
2016-10-29 astro-ph.EP
Analytical modeling of the gravitational potential of irregularly shaped celestial bodies considering three distinct internal structures: application to (21) Lutetia
本研究采用势级数展开法（PSEM）将小行星(21) Lutetia建模为三层不同密度的多面体，以解析形式高效估算引力势，在保证合理精度的同时显著降低计算时间，并便于分析其内部结构成分。
2025-08-12 astro-ph.EP
Celestial Mechanics Solutions where the Future is a Perfect Reflection of the Past
牛顿的天体力学方程被证明拥有一个连续的解决方案，其中未来的轨道的N个机构是一个完美的反映他们的过去。这些解是从N个物体的零初速度出发的。因此，未来作用在N个天体上的引力也完美地反映了它们的过去。证明是通过泰勒级数展开。还考虑了N体问题的摄动方程组。这个扰动系统的所有实值解在实直线上没有奇点。扰动系统被证明有一个连续的解决方案，具有对称性，未来的速度的N机构是一个完美的反映他们的过去。N个物体的位置和加速度是时间的奇函数。所有N个天体都是从空间中的一个位置进化而来的。
2021-12-20 astro-ph.EP math-ph math.MP
The Lens-Thirring effect in the anomalistic period of celestial bodies
在弱场和慢运动近似下，广义相对论场方程被线性化，类似于电磁场理论。以类似于运动电荷产生磁场的方式，质量能量流可以产生重力磁场。在这篇文章中，一个次要的天体的运动的影响下，由一个球形的主要产生的重力磁力进行了研究。更具体地说，推导出两个方程来近似近星点时间变化率及其在一周内的总变化（即，（即开普勒时期和开普勒时期的区别）。在运动学上，这种影响导致拱点运动。上述数值是对水星、脉冲星PSR 1913 + 16的伴星、HD 80606的伴星和人造地球卫星GRACE A的数值估算。还考虑了人造地球卫星GRACE A的情况，但从实用的观点来看，其结果的可靠性较低。
2013-07-10 astro-ph.EP gr-qc
Machine Learning for Discovering Effective Interaction Kernels between Celestial Bodies from Ephemerides
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
建立天体运动基本机制的精确和预测模型激发了理论物理学的基本发展。候选理论试图尽可能忠实地解释观测结果，并预测行星、恒星和其他天体的未来位置。我们使用数据驱动的学习方法，扩展了Lu等人（$2019$）和Zhong等人（$2020$）开发的方法，以获得太阳系中天体运动的稳定和准确的模型。我们的模型是基于集体动力学框架，并从美国宇航局喷气推进实验室的发展星历。通过将太阳系中的主要天体建模为成对相互作用的代理，我们的学习模型生成了非常精确的动力学，不仅保留了轨道的固有几何特性，而且还保留了动力学的高度敏感特征，例如近日点进动率。我们的学习模型可以为观测数据提供统一的解释，特别是在再现火星，水星和月球的近日点岁差方面。此外，我们的模型在所有情况下都优于牛顿的万有引力定律，并且在月球上的表现与爱因斯坦的广义相对论中推导出的爱因斯坦-因菲尔德-霍夫曼方程相似，甚至超过。
2021-08-26 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.AI
Evaporation of dark matter from celestial bodies
银河系暗物质（DM）粒子与天体成分的散射可能导致它们在这些物体内积累。然而，介质的有限温度设定了DM粒子为了保持被捕获而必须具有的最小质量，即蒸发质量。低于该质量的DM粒子很可能以高于逃逸速度的速度散射，因此它们会被踢出捕获物体并逃逸。在这里，我们计算DM蒸发质量的所有球形天体流体静力平衡，跨越质量范围$[10^{-10} - 10^2]~M_\odot$，恒定的散射截面和$s$波湮灭。我们说明了蒸发率的指数尾部的关键重要性，这在最近的文献中并不总是得到赞赏，并获得了一个强大的结果：对于散射截面的几何值和与核子的相互作用，在局部星系位置，流体静力平衡下所有球形天体的DM蒸发质量近似为$E_c/T_χ\sim 30$，其中$E_c$是物体核心处DM粒子的逃逸能量，$T_χ$是它们的温度。在这种情况下，DM蒸发质量的最小值，$m_{\rm evap} \simeq 0.7$ GeV的超超新星和棕矮星。对于散射截面的其他值，DM蒸发质量在$10^{-41}~\textrm{cm}^2 \leq σ_p \leq 10^{-31}~\textrm{cm}^2$范围内仅变化小于3的因子，其中$σ_p$是自旋无关的DM核子散射截面。它依赖于银河DM密度和速度等参数，或者散射和湮灭截面只是对数，天体密度和温度分布的细节也有很小的影响。
2022-06-21 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.HE
Possible thermal evolutionary pathways of irregular shaped small asteroids and planetesimals
研究了早期太阳系中不规则形状小微行星的两种不同的热演化途径。我们对两颗S-型小行星进行了个案研究;（243）Ida和（951）Gaspra，这是根据美国航天局行星数据系统的Philip Stooke小天体三维形状模型获得的它们的精确物理尺寸进行的。这两颗小行星的三维形状模型是基于伽利略号航天器的飞越任务。基于我们对小行星精确形状的新的热演化代码，我们发现在最初的200 - 300万年（Myr）内吸积的小行星体经历了烧结，而之后形成的天体则没有固结，例如，就像一堆碎石前一组天体可能是由星云尘埃直接聚集而成的。大多数碎石堆型小行星体是由最初存在的微行星碎片聚集而成的。这些物体冷却了数千万年。在早期太阳系中，随着时间的推移，形成了一代代的小微行星，由于碰撞引起的碎裂和再吸积，它们从一个紧凑的固结体的集合体演变成碎石堆体。
2021-11-12 astro-ph.EP
Parameters of Chelyabinsk and Tunguska Objects and their Explosion Modes
本文简要介绍了一个数学模型，它把天体在太阳和地球活动范围内的运动参数与这些天体的质量-能量特性及其在地球大气层中破坏时的爆炸模式联系起来，而这些特性又与在下垫面观测到的现象联系起来。该模型被用来计算车里雅宾斯克和通古斯卡事件的原因的对象的特性。因此，表征这两个突出现象的基本数据是使用常规的物理-数学程序获得的，没有任何推测性的假设和/或假设。
2014-03-30 astro-ph.EP
Celestial sunflowers -- Survival of rings around small planetary bodies under solar radiation pressure
本研究通过N体模拟揭示太阳辐射压力下小行星环的稳定性：高度倾斜的环因始终面向太阳而稳定，并给出不同倾角环的粒子尺寸约束。
2025-04-25 astro-ph.EP
Optimal Celestial Bodies for Dark Matter Detection
本研究对比分析了太阳、中子星、系外行星等多类天体的暗物质探测能力，拆解探测灵敏度的固有假设，得到新约束与未来灵敏度，提出利用银心恒星族的新搜索方案，其暗物质-核子散射截面灵敏度优于太阳。
2024-12-13 astro-ph.EP astro-ph.HE hep-ex
GravDyn: A Python Framework for Gravitational Modeling of Irregular Celestial Bodies Using Polyhedral, mascon, and Series Expansion Methods
Universidad de Atacama（阿塔卡马大学）；São Paulo State University (UNESP)（圣保罗州立大学）；Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia（跨机构电子天文学实验室）；Universidade de Coimbra（科英布拉大学）；Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)（国家空间研究所）；Federal Institute of São Paulo, IFSP（圣保罗联邦学院）
该研究提出开源Python框架GravDyn，整合三种引力建模方法，可高效计算非规则天体的引力势与加速度，适用于小天体相关的航天任务设计与轨道研究。
2026-08-26 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.space-ph
The stratification of regolith on celestial objects
本研究通过抛物线飞行实验探究了无大气天体风化层堆积密度的重力依赖性，并开发了分析模型计算岩石与冰质天体风化层的分层情况及在航天器和宇航员重量下的力学屈服。
2024-08-30 astro-ph.EP
A new perspective on the irregular satellites of Saturn - II Dynamical and physical origin
巨行星的不规则卫星的起源自发现以来一直存在争议。它们的动力学特征反对原位形成，这表明它们是捕获的物体，但在捕获的基础上的物理过程上没有全球共识。在本文中，我们探讨碰撞捕获的情况下，实际的卫星起源于土星的影响范围内发生的影响。通过建立捕获反问题的模型，我们估计了可能的母天体的轨道族和捕获它们所需的比冲。这些假定的母天体的轨道进行了比较，外太阳系的小天体，以概述其可能的形成区域。最后，我们利用卡西尼号提供的主要撞击坑杰森的数据，对菲比的碰撞捕获假设进行了测试。我们的研究结果提出了一个现实的解决方案范围匹配的观测和动力学数据。
2010-11-25 astro-ph.EP
EclipseNETs: Learning Irregular Small Celestial Body Silhouettes
Advanced Concepts Team, ESA（欧洲空间局先进概念团队）；University of Surrey（萨里大学）；Skylon Dynamics（斯凯伦动力公司）
本文提出EclipseNETs，利用神经隐式表示和神经常微分方程从稀疏轨迹数据中高效预测不规则小天体掩星事件，精度媲美光线追踪且速度提升数个数量级。
2025-04-06 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.AI
A circumbinary approach to the study of spin-orbit resonances around irregular shaped bodies. Application to the Quaoar system
Observatório Nacional（国家天文台）
该研究提出用环绕双星近似模拟太阳系小天体环系统的自旋轨道共振，通过特定模型方程分析其与平均运动共振对环动力学的影响，还扩展模型研究质量异常，应用于夸欧尔环系统表明自旋轨道共振对其当前动力学无相关作用。
2026-07-10 astro-ph.EP
Poincaré surfaces of section around a 3-D irregular body: The case of asteroid 4179 Toutatis
一般来说，太阳系的小天体，例如，小行星和彗星的形状非常不规则这一特征显著影响了这些不规则天体周围的引力势，阻碍了动力学研究。Poincaré截面技术常用于寻找二维动力学情形中的稳定和混沌区域。在这项工作中，我们表明，该工具可以用于探索周围的不规则天体，如小行星4179 Toutatis。考虑一个带质点的旋转系统，在三维计算的引力场作用下，在相空间中定义一个平面，构造庞加莱截面曲面。尽管有额外的维度，创建的部分允许我们找到轨迹并对其稳定性进行分类。因此，我们也已经能够映射稳定和混沌区域，以及找到这些区域之间的相关性和系统的第三维度的轨迹动力学的贡献。作为例子，我们展示了周期（共振或不）和准周期轨迹的细节。
2017-11-17 astro-ph.EP
Three-Body Capture of Irregular Satellites: Application to Jupiter
我们研究了巨行星不规则卫星起源的新理论：潮汐破坏后捕获了一颗~100公里长的联星小行星的一个成员。破裂所损失的能量足以捕获，但它不能将物体直接送到不规则卫星的观测轨道。相反，长寿的捕获轨道随后由于与稀薄的环行星气体盘的相互作用而向内演化。我们专注于木星的捕获，由于其巨大的质量，为我们的模型提供了最严格的测试。我们研究了被破坏的物体的可能命运，逆行和逆行捕获之间的差异，以及木卫四对捕获物体的影响。我们做了一个脉冲近似，并讨论它如何使我们能够概括捕获结果从等质量的二进制的任意质量比。我们发现，在木星，双星提供了一个因素的增加~10倍的捕获率为100公里的物体相比，单一的机构，由几十个半径的物体，接近地球的相对低能量的轨迹。这些天体有与木卫四相撞的危险，但如果它们的近心点上升得足够快，它们可能会被气体拖曳而保存下来。我们的结论是，我们的机制是能够生产大型不规则的卫星作为以前的建议，它避免了几个问题所面临的替代模型。
2009-11-06 astro-ph.EP
A Simplified Analytical Approach for Determining Eclipses of Satellites Occulted by a Celestial Body
本文提出一种解析模型，通过将卫星轨道与天体阴影视为椭圆并求交点，简化计算卫星食持续时间，适用于多种倾角，并扩展到非球形天体，经数值与实测数据验证。
2024-12-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Secular resonances between bodies on close orbits: a case study of the Himalia prograde group of jovian irregular satellites
在相似轨道上的两个物体之间的引力相互作用可以影响轨道演化的显著变化，即使它们的质量与中心体的质量之比非常小。Christou（2005）在$N$ -天体模拟中观察到，在木星的Himalia不规则卫星群的两个成员之间的差分节点$ΔΩ$中偶尔出现共振锁定（对应的质量比为$\sim 10^{-9}$）。使用半分析方法，我们重现了这一现象。我们还证明了存在两个额外的类型的共振，涉及两个组成员之间的角度差异$Δω$和$Δ(Ω+\varpi)$。这些共振导致了$\sim$ 100万年时间尺度上的偏心率和/或倾角的长期振荡。我们在$(a,e,i)$空间中定位了这些共振态，并分析了它们的拓扑结构。在随后的$N$ -体模拟中，我们证实了这三个共振，并发现了涉及$Δ\varpi$的第四个共振.此外，我们研究的发生率和稳定性的四个共振从统计的角度来看，通过整合1000个测试粒子为1亿年。我们为每个共振找到了$\sim 10-30$库。特别是Christou发现的节点共振是最稳定的：在整个积分过程中观察到2个粒子保持天平动。
2016-03-16 astro-ph.EP
Secular resonances between bodies on close orbits II: prograde and retrograde orbits for irregular satellites
在扩展李和Christou（Celest Mech Dyn Astron 125：133-160，2016）（论文I）中近轨道之间的四个长期共振的分析时，我们推广了半分析模型，使其适用于两个区域中共振之间的一对一映射的逆轨道和逆行轨道。我们提出的一般形式的临界角是一个线性组合的拱点和节点之间的差异的两个轨道$ b_1 Δ\varpi + b_2 ΔΩ$，形成一个长期的共振，其中研究的论文我是最强的。在物理和轨道参数与木星上的不规则卫星Himalia和土星上的Phoebe相似的大质量卫星的轨道附近的测试表明，相空间的$> 20\%$和$> 40\%$分别受到这些共振的影响。共振的存活性是使用完整的牛顿运动方程的数值积分来确认的。我们观察到与$b_1+|b_2|\le 3$的最低阶共振持续存在，而甚至更高阶的共振，直到$b_1+|b_2|\ge 7$，仍然存在。根据质量，在这些长期共振中捕获集成测试粒子的$10\%-60\%$之间，与半分析模型中的相空间分析一致。
2017-04-11 astro-ph.EP
The Influence of General Relativity on the Spins of Celestial Bodies in Inclined Orbits
本研究针对热木星高倾角成因，在现有两种牛顿力学框架形成机制外，提出广义相对论下后牛顿自旋-轨道耦合引发的主恒星自旋进动为第三种机制，推导了星-行星自旋进动的幅度与周期，结果与数值模拟一致。
2025-01-10 astro-ph.EP astro-ph.SR gr-qc
Nonlinear Dissipative Forces in Celestial Motion Using the Method of Multiple Scales
本文在广义相对论框架下，通过引入密度相关项推导修正线元并结合多尺度方法，研究引力摩擦（GF）对天体进动的影响，成功约束水星附近介质密度，为广义相对论纳入耗散机制提供新途径。
2024-11-27 astro-ph.EP astro-ph.SR gr-qc
$\it COD:$ An Algorithm for Shape Reconstruction of Transiting Celestial Bodies through Topological Optimization
介绍了一种新的算法，$\textit{COD}$ -紧凑的不透明度分布，已被观察到的天体掩星的形状重建，使用光度的时间序列观测的掩星。$\textit{COD}$发现一个解决方案的光变曲线反演问题的光学厚掩星具有近似凸的形状，连同其大小的估计，碰撞参量和速度，相对于被掩的恒星。该算法是基于一个优化方案，使用拓扑约束和目标函数的几何形状的遮挡。问题的约束遵循线性关系，这使得可以使用线性规划优化作为数学框架。进行了多次测试的算法，所有这些都导致了高相关性的模拟和获得的形状的掩星物体，与误差在$5\%$内的投影速度和水平大小，并在$0.1$内的碰撞参量。这些测试包括火卫一日食的视频，正如美国宇航局的好奇号火星车所看到的那样，它被折叠成相应的光曲线，然后重建。我们将$\textit{COD}$应用于VVV-WIT-08的神秘案例--一颗巨星持续200多天的单次深掩星（$\sim 96 \%$）。该分析没有假设任何特定形状的掩星，提出了一个物体，其投影不透明度分布类似于椭圆，偏心率为$\sim 0.5$，相对于运动方向倾斜$\sim 30$度，半短轴类似于恒星半径。
2022-02-05 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Refined Parameters of Chelyabinsk and Tunguska Meteoroids and their Explosion Modes
本文介绍了数学模型的应用，该模型建立了天体在太阳和地球活动范围内的运动参数与这些物体的质量-能量特性及其在地球大气层中破坏时的爆炸模式之间的关系，而这种关系又与在下垫面观察到的现象相联系。该模型被用于计算造成车里雅宾斯克和通古斯爆炸的物体的特征，并使用了最近的科学出版物（2013年底至2014年初）中描述的轨道参数。原来车里雅宾斯克流星体的大小等于180 - 185米，质量接近1.8兆吨。它的爆炸能量相当于57兆吨TNT，通古斯卡流星体的大小相当于105米，质量为0.35兆吨，而爆炸能量约为14.5兆吨TNT。由于这两个天体的共同起源，它们的平均密度相等--约为570 kg/m^3。
2014-03-28 astro-ph.EP
Interactive Visualization of Atmospheric Effects for Celestial Bodies
我们提出了一个大气模型定制的行星表面的交互式可视化。随着太阳系探索的进展，越来越精确的任务和仪器，行星环境的忠实可视化在空间研究，任务规划，科学传播和教育中越来越受到关注。大气影响在数据分析中至关重要，并为行星数据提供背景信息。我们的模型正确地解释了光在大气层内的非线性路径（在地球的情况下），分子和尘埃颗粒（如臭氧层和火星尘埃）的光吸收效应，以及米氏散射的波长相关相位函数。该模式侧重于交互性、多功能性和自定义，一组全面的交互式控件使其能够动态地调整其外观。我们使用地球和火星作为例子来展示我们的结果。然而，它可以很容易地适用于探索其他大气层，例如系外行星。对于地球的大气层，我们将我们的结果与国际空间站拍摄的照片进行了视觉比较，并与CIE晴空模型进行了比较。火星大气是根据现有的科学数据和领域专家的反馈重现的，并与Currency漫游者拍摄的图像进行了比较。这里介绍的工作已经在OpenSpace系统中实现，该系统可以在从沉浸式圆顶影院到虚拟现实耳机的各种环境中进行交互式参数设置和实时反馈可视化。
2020-10-07 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.HC
(704) Interamnia: A transitional object between a dwarf planet and a typical irregular-shaped minor body
（704）Interamnia的直径估计在320至350公里之间，是主带中第五大的小行星，也是填补$D$ > 400公里的四个最大天体（谷神星、灶神星、智神星和海卫二）与$D$ $\lesssim$ 200公里的众多较小天体之间的尺寸差距的少数天体之一。然而，尽管它的尺寸很大，但人们对Interamnia的形状和自旋状态知之甚少，因此，关于它的体积组成和过去的碰撞演化。我们的目的是测试小天体的形状在多大的尺寸和质量上会从接近椭圆形的平衡形状（如在四个最大的小行星的情况下观察到的）转变为在较小的天体（$D$ $\lesssim$ 200 km）的情况下经常观察到的不规则形状。作为ESO VLT/SPHERE大型项目（ID：199.C-0074）的一部分，我们在13个不同时期观察了Interamnia。此外，还记录了几条新的光学光变曲线。这些数据，以及来自文献的恒星掩星数据，被馈送到全数据小行星建模（ADAM）算法，以重建Interamnia的3D形状模型，并确定其自旋状态。Interamnia的体积当量直径为332 $\pm$ 6 km，意味着体积密度为$ρ$ =1.98 $\pm$ 0.68 gcm $^{-3}$，这表明Interamnia -像谷神星和谷神星-含有高比例的水冰，与明显的陨石坑的缺乏相一致。我们的观察揭示了一个形状，可以很好地近似为一个椭球体，这是兼容的流体静力平…
2019-12-18 astro-ph.EP
SURF Report: High Accuracy Methods for Computing Gravitational Potential and Gravitational Force Fields Near the Surface of Irregularly Shaped 3-Dimensional Bodies
本文针对不规则天体表面附近引力计算精度低、速度慢的问题，提出将导数引入引力势积分的高精度快速方法，并建立引力场微积分以无损组合复杂场，同时结合GPU加速与柱坐标优化，为未来深空探测任务提供可定制的计算工具。
2024-11-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
Geodesy of irregular small bodies via neural density fields: geodesyNets
European Space Agency（欧洲空间局）；European Space Research and Technology Centre（欧洲空间研究与技术中心）
我们提出了一种新的方法，人工神经网络，所谓的geodesyNets的基础上，并提出令人信服的证据，他们的能力，作为精确的大地模型的高度不规则的机构，使用最少的先验信息的身体。该方法不依赖于身体形状信息，但如果可用，可以利用它。GeodesyNets学习一个三维的，可微的，代表身体密度的函数，我们称之为神经密度场。身体的形状，以及其他大地测量属性，可以很容易地恢复。我们调查了六种不同的形状，包括机构101955 Bennu，67 P Churyumov-Gerasimenko，433爱神星和25143 Itokawa的形状模型，在近距离测量过程中开发的。均质和非均质分布被认为是。从训练的geodesyNets模型计算的重力加速度，以及推断的身体形状，在所有情况下都显示出很高的精度，预测加速度的相对误差小于1%，甚至接近小行星表面。当身体形状信息可用时，geodesyNets可以无缝地利用它并进行训练，以表示能够深入了解身体内部结构的高保真神经密度场。这项工作介绍了一种新的未开发的方法来大地测量，增加了一个强大的工具，巩固的球谐函数，质量模型和多面体重力的基础上。
2021-05-27 astro-ph.EP cs.AI cs.LG
Rings around irregular bodies. II. Numerical simulations of the 1/3 spin-orbit resonance confinement and applications to Chariklo
University of Oulu（奥卢大学）；Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS UMR 8255, Sorbonne Université（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学）
研究通过数值模拟探讨1/3自转-轨道共振如何约束环状结构，并分析Chariklo环的约束机制及自引力影响。
2026-01-11 astro-ph.EP
A generalized dipole-segment model for the gravitational field of elongated bodies
CFisUC, Departamento de Física, Universidade de Coimbra（科英布拉大学物理系）；CICGE, DGAOT, FCUP（波尔图大学）；PostGrad Program in Systems Engineering (PPGES) - University of Pernambuco (UPE)（伯南布哥大学系统工程专业研究生项目）；Department of Mathematics, School of Engineering and Sciences - São Paulo State University (FEG/UNESP)（圣保罗州立大学工程与科学学院数学系）；Instituto Universitario de Matemáticas y Aplicaciones - Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学数学与应用研究院）；School of Aerospace and Mechanical Engineering The University of Oklahoma（俄克拉荷马大学航空航天与机械工程学院）；National Institute for Space Research (INPE)（国家空间研究所）
本文提出广义偶极段模型，用于更准确地描述细长天体的引力场，并在计算效率上优于传统方法。
2026-02-28 astro-ph.EP
Rings around irregular bodies I. Structure of the resonance mesh, applications to Chariklo, Haumea and Quaoar
Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université de Lille（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，里尔大学）；University of Oulu（奥卢大学）；Southwest Research Institute（西南研究院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；LIRA, CNRS UMR8254, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université（拉格朗日力学和天体物理学实验室，法国国家科学研究中心，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，巴黎西岱大学，CY塞尔吉-蓬图瓦兹大学）；naXys, Department of Mathematics, University of Namur（纳克西斯研究中心，那慕尔大学数学系）
本文通过理论分析探讨了不规则天体周围环的形成机制，发现第二阶共振对环约束起关键作用，同时揭示了不同共振类型对环稳定性的影响。
2025-10-13 astro-ph.EP
Equilibria, periodic orbits around equilibria, and heteroclinic connections in the gravity field of a rotating homogeneous cube
本文研究了一个粒子围绕一个旋转的均匀立方体轨道的动力学，并显示出丰硕的成果，有影响的非球形天体周围的轨道动力学检查。本文的研究可以看作是对已有的具有天体力学背景的简单形体（包括直段、圆环、环盘和简单平板）的轨道动力学研究工作的扩展。在会合参考系中，建立了旋转立方体的模型，计算了平衡点，确定了它们的线性稳定性。利用传统的微分修正方法计算了平衡点附近的周期轨道，并由单值矩阵的特征值确定了周期轨道的稳定性。为了理解系统的全局轨道结构，我们研究并数值证明了连接平衡点周围周期轨道的同宿和异宿轨道的存在性。这项研究有助于调查不规则形状的天体，可以分为一组立方体。
2011-08-23 astro-ph.EP math-ph math.MP
AstroSeis -- A 3D Boundary element modeling code for seismic wavefields in irregular asteroids and bodies
我们开发了一个三维弹性边界元法（BEM）的计算机代码，称为AstroSeis，模拟地震波场在一个机构与任意形状，如小行星。除了AstroSeis可以处理任意表面地形外，它还可以处理小行星模型中的液体核心。在我们目前的代码中，固体和液体域都是同质的。对于震源，我们可以使用单个力或力矩张量。AstroSeis是在频域中实现的，并且可以容易地并入与频率相关的Q。代码在MATLAB中，可以直接设置模型来运行我们的代码。频域计算有利于研究天体在周期性力（如引潮力）作用下的长期弹性响应，且不存在其他许多需要体网格划分的方法所存在的数值频散问题。我们的AstroSeis已经通过了其他方法的基准测试，例如正交模求和和直接解方法（DSM）。这个开源的AstroSeis将是研究小行星内部和表面过程的有用工具。
2020-07-02 astro-ph.EP physics.comp-ph physics.geo-ph
Exchange orbits - an interesting case of co-orbital motion
本文讨论了两个天体在1：1平均运动共振中的一种特殊构型，即所谓的交换轨道。至少在理论上存在两种不同的类型：交换a轨道和交换e轨道。第一种情况是：两个天体围绕一个中心天体运行，它们在圆形轨道上的半长轴几乎相同。由于半长轴的差异相对较小，它们不时相遇并交换它们的半长轴。然后，内行星移动到另一个行星的外面，反之亦然。第二种情况是：两颗行星相对于半长轴在几乎相同的轨道上运动，一颗在圆形轨道上，另一颗在偏心轨道上。在它们的动力学演化过程中，它们改变了轨道的特性，圆形轨道变成椭圆形轨道，而椭圆形轨道变成圆形轨道。这个“游戏”会定期重复。在这项新的研究中，我们扩展的数值计算这两个交换轨道的三维情况下，并在另一个扩展处理的问题时，这些轨道被扰动的第四个机构。我们的结果在图表的形式显示相当不错，对于各种各样的初始条件，这两种配置是稳定的，并留在这个交换轨道。
2017-08-14 astro-ph.EP
Dynamics around non-spherical symmetric bodies - III. The case of a spherical body with a crater
São Paulo State University-UNESP（圣保罗州立大学）；Observatório Nacional/MCTI（国家天文台）
本研究以Máni为模型，通过多种方法分析带深赤道陨石坑的不规则天体周围粒子稳定性，发现自旋轨道共振结构及其对旋转速率和质量比的依赖，为碎片环形成提供新机制。
2026-10-06 astro-ph.EP
Spheroidal and ellipsoidal harmonic expansions of the gravitational potential of small Solar System bodies. Case study: Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
引力特征是了解行星、卫星、小行星和彗星内部结构和组成的基本信息来源。引力场建模通常用球体来近似目标体，从而导致球谐函数的表示。然而，小天体的形状往往是不规则的，因此很难用球体来近似。通过三轴椭球体实现更好的几何拟合。这也反映在相关联的谐波展开（椭球谐波）显示出与球谐波相反的显著更好的收敛行为的事实中。不幸的是，复杂的数学和数值问题（算术溢出）到目前为止严重限制了椭球谐波的适用性。在本文中，我们提出了一种方法，允许扩展椭球谐波到一个相当高的程度相比，现有的技术。我们采用这种新的方法来模拟彗星67 P的引力场，罗塞塔任务的最终目标。比较结果的基础上的椭球参数化与那些基于球形和球形近似揭示，后者显然是低劣的，球形的解决方案，另一方面，几乎是一样准确的椭球之一。最后，为了推广我们的研究结果，我们评估的引力场模拟性能的太阳系中的约400个小天体。从这次调查中，我们一般得出结论，椭球表示是一个有吸引力的替代复杂的椭球参数化，一方面，另一方面，不充分的球形表示。
2016-10-20 astro-ph.EP
Double ellipsoidal harmonic gravity field models for bilobed bodies: Example of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
本文提出双椭球谐级数方法分别建模双瓣天体两瓣的重力场，以彗星67P为例验证其在不规则形状附近比全球球谐模型更稳健，并证明该模型可由现有球谐模型分解转换得到。
2025-03-10 astro-ph.EP
Dynamics Around an Asteroid Modeled as a Mass Tripole
针对不规则小天体引力场建模难的问题，本研究采用三质点杆连的质量三极子模型研究拱形小行星附近的轨道动力学，并将结果应用于多颗小行星及火卫一系统。
2023-07-18 astro-ph.EP
An Arc-Length Approximation For Elliptical Orbits
在本文中，我们覆盖一个连续的分析关系，基本上是用来计算弧长所描述的天体在一个规定的时间间隔内的椭圆轨道。形式主义是基于一个二维的日心坐标系，其中两个坐标被参数化为两个无限可微的功能，在时间上使用拉格朗日反演定理。参数化首先被认可，以产生一个动态一致的星历的任何天体在一个椭圆轨道，然后表现为一个数值积分例程，以近似弧长描绘在一个任意的时间间隔。如所阐明的，所提出的形式主义也可以被编排为仅基于天体的轨道周期和其他固有特性来量化天体的椭圆轨道的周长。
2019-11-24 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.comp-ph
Periodic orbits in the gravity field of a fixed homogeneous cube
在目前的研究中，周期轨道的存在性围绕一个固定的均匀立方体进行了调查，其结果有强大的影响，检查周期轨道周围的非球形天体。在固定立方体的两种不同类型的对称平面上，利用Poincaré截面法得到了周期轨道。而在一般的位置，周期轨道的同伦方法找到。结果表明，周期轨道广泛存在于固定立方体的对称平面内，也存在于包含规则Hex截面的非对称平面附近。这些周期轨道的稳定性确定的基础上的monodromy矩阵的特征值。证明了同伦方法在寻找立方体引力场中周期轨道的有效性，为寻找非球形天体的周期轨道提供了一种新的思路。对立方体轨道的研究可以看作是复杂情况下的第一步，有助于理解复杂形状物体的轨道动力学。本文的工作是前人关于简单形体（包括直段、圆环、圆环盘和简单平板）轨道动力学研究工作的推广。
2011-08-23 astro-ph.EP math-ph math.MP
The orbital evolution of a passive high-orbit fragment with large surface area
对2006-2012年期间在国际项目“天体测量和光度测量观测光学仪器科学网络”-国际科学光学网络框架内获得的人造天体43096的观测数据进行了处理。确定了2006年11月24日01：55：50.76 UTC的开普勒元素和状态向量。对运动方程进行了数值积分，计算中考虑了地球、月球和太阳的极扁率以及太阳辐射压引起的摄动。本文基于近地空间中只考虑最强摄动的运动数值模型，提出了一种使人造天体从高空脱离轨道的新方法。这是第一次在长时间间隔内收集到如此大量的面积质量比高的物体数据，从而能够确定其具体特征。
2014-04-17 astro-ph.EP
Continuous Learning of Gravity Field Irregularities Around Small Bodies via Neural Hamiltonian ODEs
European Space Agency（欧洲空间局）
提出用神经哈密顿常微分方程从跟踪数据直接学习小天体重力场，持续学习热启动，在Itokawa等场景下优于球谐展开，并可恢复局部密度异常。
2026-09-14 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.AI
The Størmer problem for an aligned rotator
研究了旋转均匀磁化天体场中粒子的有效势能。旋转轴与磁场的轴重合。人体的电磁场由偶极磁场和四极电场组成。捕获区域的几何形状作为磁场大小和旋转速度的函数进行了研究。这些参数的不同值的势能拓扑的例子。与经典Størmer问题的主要区别在于，Størmer预测的单一环形俘获区被分为赤道俘获区和离赤道俘获区。本文讨论了具有真空磁层的旋转均匀磁化球的理想模型对实际天体的适用性。
2018-01-05 astro-ph.EP astro-ph.HE
Gravity Estimation at Small Bodies via Optical Tracking of Hopping Artificial Probes
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）
尽管对小型天体的飞行任务取得了许多成功，但迄今为止对这些目标的重力场的特征描述很差。重力估计可用于推断小天体的内部结构和组成，因此在行星科学、行星防御和原位资源利用等领域具有重要意义。现有的小天体重力测量技术大多依赖于对航天器轨道运动的跟踪，这一领域的重力可观测性较低。迄今为止，只能解析小天体重力场的低阶球谐函数。在本文中，我们评估重力测量性能的一种新的任务架构，人工探测器反复跳过表面的小机构，并执行低海拔，亚轨道弧。使用来自母船的机载相机的光学测量来跟踪这样的探测器，并且执行轨道确定以估计探测器轨迹、小物体的旋转运动学和重力场。探测器的亚轨道运动提供了在低高度的密集观测，那里的重力信号更强。我们评估观测参数和任务持续时间对重力可观测性的影响。结果表明，一个与小行星Bennu质量相同的小天体的引力球谐函数可以在观测的几个月内至少观测到40度。测量精度和频率是实现高性能重力测量的关键。
2022-02-13 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.RO
Astrometric positions for 18 irregular satellites of giant planets from 23 years of observations
巨行星的不规则卫星被认为是在太阳系演化过程中被捕获的。了解它们的物理参数，如大小、密度和密度，对于限制它们来自何处以及如何捕获它们非常重要。获得这些参数的最佳方法是由航天器进行现场观测或由天体进行掩星观测。这两种技术都要求轨道是已知的。我们的目标是获得良好的天体测量位置的不规则卫星，以改善他们的轨道和星历。我们从三个数据库中识别并减少了几颗不规则卫星的观测结果，这些数据库包含1992年至2014年在三个站点（Observatório do Pico dos Dias，Observatoire de Haute-Provence和European Southern Observatory - La Silla）获得的8000多张图像。我们使用PRAIA（Platform for Reduction of Astronomical Images Automatically）软件对CCD图像进行了天体测量归算。UCAC 4星表代表国际天体参考系。帧中卫星的识别是通过SPICE/NAIF内核确定的星历完成的。为了克服信息（坐标、日期）缺失或不完整的问题，采取了一些程序，主要是针对较旧的图像。我们设法获得了18颗不规则卫星的6000多个位置：木星的12个，土星的4个，天王星的1个（Sycorax）和海王星的1个（Nereid）。对于某些卫星，获得的位置数超过早期轨道数值积分中使用的位置数的5…
2015-05-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
