Комплексная система для симуляции запуска ракет на орбиту Земли с возможностью координации нескольких ракет одновременно, предотвращения столкновений и 3D-визуализации полёта в реальном времени.

Проект состоит из 4 компонентов на разных языках программирования:

• Расчет физики полета ракеты
• Гравитация, сопротивление атмосферы, тяга двигателей
• Ориентация тяги: gravity turn (наклон от вертикали к горизонту по pitch-углу)
• Орбитальная механика
• Обнаружение столкновений с землей
• Библиотека: librocket_physics.so

• Координация нескольких ракет
• Обнаружение возможных столкновений
• Broadcast телеметрии всем подписчикам (наблюдателям)
• WebSocket API для обмена данными
• HTTP endpoint для просмотра списка активных ракет

• Симуляция отдельной ракеты
• Использует физический движок через CGO
• Автоматический gravity turn: постепенный наклон тяги от вертикали к горизонту
• Отправляет телеметрию на сервер в реальном времени (10 Гц)
• Получает команды управления от сервера

• 3D-отображение Земли, космодромов и ракет
• Камера с орбитальным управлением (вращение, зум, панорамирование)
• Отслеживание ракет с автоматическим зумом
• Панель телеметрии в реальном времени:
  • Высота, скорость, вертикальная скорость
  • Ускорение (в G), масса, топливо с прогресс-баром
  • Время полёта, сравнение с орбитальной скоростью
• Визуализация траекторий с градиентным затуханием
• Эффекты: пламя двигателей, индикатор орбиты, маркер крушения
• Запуск ракет из GUI с выбором космодрома
• Логи событий в реальном времени
• WebSocket подключение к серверу как наблюдатель

• GCC или Clang (для C и C++)
• Go 1.21+ (для Server и Client)
• CMake 3.16+ (для Graphic)
• Make

cd Physics
make

Это создаст библиотеку librocket_physics.so и тестовую программу.

Для запуска тестов:

make test

cd Server
go build -o cosmodrom-server

cd Client
export CGO_LDFLAGS="-L../Physics -lrocket_physics"
export LD_LIBRARY_PATH="../Physics:$LD_LIBRARY_PATH"
go build -o cosmodrom-client

cd Graphic
mkdir -p build && cd build
cmake ..
make -j$(nproc)

Зависимости (скачиваются автоматически через CMake FetchContent):

• raylib 5.0 (рендеринг)
• ixwebsocket v11.4.5 (WebSocket)
• nlohmann_json 3.11.3 (JSON)
• raygui.h (GUI)

cd Server
./cosmodrom-server -port 8080

Сервер будет доступен на:

• WebSocket: ws://localhost:8080/ws
• HTTP API: http://localhost:8080/rockets
• Главная страница: http://localhost:8080/

cd Graphic/build
./cosmodrom-visualizer

Параметры:

• -w WIDTH - Ширина окна (по умолчанию 1920)
• -h HEIGHT - Высота окна (по умолчанию 1080)
• -s URL - WebSocket URL сервера (по умолчанию ws://localhost:8080/ws)

Управление камерой:

• ПКМ - Вращение камеры вокруг цели
• Колесо мыши - Зум
• СКМ - Панорамирование
• Space - Отменить отслеживание ракеты
• Esc - Выход

В отдельном терминале:

cd Client
export LD_LIBRARY_PATH="../Physics:$LD_LIBRARY_PATH"
./cosmodrom-client \
  -server ws://localhost:8080/ws \
  -id rocket-001 \
  -name "Falcon Heavy" \
  -lat 45.0 \
  -lon 63.0 \
  -alt 100.0

Параметры:

• -server - URL сервера (по умолчанию ws://localhost:8080/ws)
• -id - Уникальный ID ракеты (по умолчанию генерируется случайно)
• -name - Название ракеты (по умолчанию "Test Rocket")
• -lat - Широта запуска в градусах (по умолчанию 45.0)
• -lon - Долгота запуска в градусах (по умолчанию 63.0)
• -alt - Высота над уровнем моря в метрах (по умолчанию 100.0)

Ракеты также можно запускать прямо из GUI визуализации (кнопка LAUNCH ROCKET).

Вы можете запустить несколько ракет одновременно в разных терминалах:

# Терминал 2 - Ракета 1
./cosmodrom-client -id rocket-001 -name "Popa1" -lat 45.0 -lon 63.0

# Терминал 3 - Ракета 2
./cosmodrom-client -id rocket-002 -name "Popa2" -lat 45.1 -lon 63.1

# Терминал 4 - Ракета 3
./cosmodrom-client -id rocket-003 -name "Popa3" -lat 44.9 -lon 62.9

Сервер будет отслеживать все ракеты и предупреждать о возможных столкновениях.

Система использует WebSocket для обмена данными в формате JSON.

{
  "type": "register",
  "timestamp": "2024-01-20T10:00:00Z",
  "data": {
    "rocket_id": "rocket-001",
    "config": {
      "name": "Popa1",
      "mass_empty": 20000.0,
      "mass_fuel": 400000.0,
      "engines": [{"thrust": 7600000, "fuel_consumption": 2500, "is_active": true}],
      "drag_coefficient": 0.3,
      "cross_section": 12.0
    }
  }
}

{
  "type": "telemetry",
  "timestamp": "2024-01-20T10:00:01Z",
  "data": {
    "rocket_id": "rocket-001",
    "state": {
      "position": {"x": 0, "y": 0, "z": 6371100},
      "velocity": {"x": 0, "y": 0, "z": 100},
      "acceleration": {"x": 0, "y": 0, "z": 8.3},
      "altitude": 1000.0,
      "speed": 100.0,
      "mass_current": 418000.0,
      "fuel_remaining": 398000.0,
      "in_orbit": false,
      "landed": false,
      "crashed": false,
      "time": 1.0
    }
  }
}

{
  "type": "broadcast",
  "data": {
    "rocket_id": "rocket-001",
    "name": "Popa1",
    "state": { ... }
  }
}

{
  "type": "rocket_joined",
  "data": {
    "rocket_id": "rocket-001",
    "name": "Popa1",
    "config": { ... }
  }
}

{
  "type": "rocket_left",
  "data": {
    "rocket_id": "rocket-001",
    "reason": "Завершение полёта"
  }
}

{
  "type": "warning",
  "data": {
    "rocket_id": "rocket-001",
    "warning": "Опасное сближение с ракетой rocket-002!",
    "severity": "high"
  }
}

• Радиус Земли: 6371 км
• Масса Земли: 5.972 * 10^24 кг
• Гравитационная постоянная: 6.674 * 10^-11 м3/(кг*с2)
• Первая космическая скорость: ~7900 м/с
• Граница атмосферы (линия Кармана): 100 км

1. Гравитация: F = G * M * m / r^2 (направлена к центру Земли)
2. Сопротивление атмосферы: F_drag = 0.5 * rho * v^2 * Cd * A
   • Плотность атмосферы: rho = 1.225 * exp(-h / 8500) кг/м3
   • Действует только ниже 100 км
3. Тяга двигателей: Управляется дросселями (0.0 - 1.0)
   • Направление: определяется pitch-углом от локальной вертикали
   • pitch = 0: вертикально вверх (радиально от Земли)
   • pitch = 90: горизонтально (тангенциально)

Клиент автоматически выполняет gravity turn для выхода на орбиту:

• 0-1 км: вертикальный взлёт (pitch = 0)
• 1-10 км: начало наклона (pitch 0 -> 20)
• 10-50 км: основной наклон (pitch 20 -> 70)
• 50-100 км: выход на горизонт (pitch 70 -> 85)

• 100 км: почти горизонтальный полёт (pitch = 85)

Ракета считается на стабильной орбите, если:

• Высота > 100 км (выше атмосферы)
• Скорость близка к орбитальной для данной высоты: v = sqrt(G*M/r) (±10%)

• FLIGHT - активный полёт с работающими двигателями
• ORBIT - стабильная орбита достигнута
• LANDED - мягкая посадка (скорость < 5 м/с при касании)
• CRASHED - крушение (скорость >= 5 м/с при касании)

• Масса пустой: 20 000 кг
• Топливо: 400 000 кг
• Двигатель: 7 600 кН тяги, расход 2 500 кг/с
• Аэродинамика: Cd = 0.3, сечение 12 м2
• Время работы двигателя: ~160 с

• Земля отображается как сфера радиусом 100 единиц
• Высота ракет преувеличена в 10x для видимости
• Камера автоматически отъезжает при отслеживании высотных ракет

4 космодрома с реальными координатами:

1. Байконур (45.965N, 63.305E) - Россия
2. Мыс Канаверал (28.573N, 80.649W) - США
3. Куру (5.239N, 52.768W) - Французская Гвиана
4. Восточный (51.884N, 128.333E) - Россия

• CREATE ROCKET - создание и запуск ракет с выбором космодрома
• ACTIVE ROCKETS - список ракет со статусами [F]/[O]/[L]/[X]
• TELEMETRY - подробная телеметрия выбранной ракеты:
  • Высота, скорость, вертикальная скорость
  • Ускорение (G), масса, топливо
  • Время полёта, сравнение с орбитальной скоростью
  • Кнопки TRACK/CENTER для камеры
• LOGS - цветные логи событий в реальном времени

# 1. Собрать всё
cd Physics && make && cd ..
cd Server && go build -o cosmodrom-server && cd ..
cd Client && CGO_LDFLAGS="-L../Physics -lrocket_physics" go build -o cosmodrom-client && cd ..
cd Graphic && mkdir -p build && cd build && cmake .. && make -j$(nproc) && cd ../..

# 2. Запустить сервер
cd Server && ./cosmodrom-server &

# 3. Запустить визуализацию
cd Graphic/build && ./cosmodrom-visualizer &

# 4. Запустить ракету 
cd Client && LD_LIBRARY_PATH=../Physics ./cosmodrom-client -name "Falcon"

curl http://localhost:8080/rockets | jq

# Байконур
./cosmodrom-client -lat 45.965 -lon 63.305 -name "Soyuz"

# Мыс Канаверал
./cosmodrom-client -lat 28.573 -lon -80.649 -name "Falcon"

# Куру
./cosmodrom-client -lat 5.239 -lon -52.768 -name "Ariane"

# Восточный
./cosmodrom-client -lat 51.884 -lon 128.333 -name "Angara"

Cosmodrom/
├── Physics/                  # Физический движок (C)
│   ├── rocket_physics.h
│   ├── rocket_physics.c
│   ├── test_physics.c
│   └── Makefile
├── Server/                   # Сервер координации (Go)
│   ├── main.go
│   ├── protocol/
│   │   └── protocol.go
│   └── go.mod
├── Client/                   # Клиент-ракета (Go + CGO)
│   ├── main.go
│   ├── physics/
│   │   └── physics_wrapper.go
│   ├── protocol/
│   │   └── protocol.go
│   └── go.mod
├── Graphic/                  # 3D Визуализация (C++17 + raylib)
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── src/
│   │   ├── main.cpp
│   │   ├── app.cpp
│   │   ├── scene/
│   │   │   ├── scene.cpp
│   │   │   └── camera.cpp
│   │   ├── ui/
│   │   │   └── ui_manager.cpp
│   │   ├── network/
│   │   │   ├── ws_client.cpp
│   │   │   └── protocol.cpp
│   │   └── data/
│   │       ├── rocket_data.cpp
│   │       └── simulation_state.cpp
│   └── include/
│       ├── app.hpp
│       ├── scene/
│       │   ├── scene.hpp
│       │   └── camera.hpp
│       ├── ui/
│       │   └── ui_manager.hpp
│       ├── network/
│       │   ├── ws_client.hpp
│       │   └── protocol.hpp
│       └── data/
│           ├── rocket_data.hpp
│           └── simulation_state.hpp
└── README.md

• Графическая визуализация 3D с raylib
• Ориентация тяги (gravity turn)
• Панель телеметрии в реальном времени
• Веб-интерфейс для создания и настройки ракет
• Более реалистичная модель атмосферы
• Многоступенчатые ракеты
• Полная ориентация ракеты (Эйлеровы углы: pitch + yaw + roll)
• Посадка с использованием обратной тяги
• Сохранение истории полетов
• Replay функция
• Текстуры планеты и ракет

MIT

Я крутой