卫星轨道 · 原理与代码
周期的平方与轨道半径的立方成正比(开普勒第三定律),所以面板里 T²/r³ 对每颗卫星都一样。
运行逻辑
访问 `/threejs/orbit-moons` 时,DemoHost 按 registry 的 `mod: 'kit-three'` 懒加载 `demos/kits/kit-three.js`,调用 `mount(host, { variant: 'orbit-moons' })`。 mount 把 variant 解析为家族 `orbit-moons`,`withControls` 生成控件面板(6 个预设 + 参数滑块)。 `createThreeStage` 创建 WebGLRenderer、Scene、PerspectiveCamera 与 OrbitControls,并接上信息面板。 家族的 `build(S)` 初始化本 demo 的状态并返回每帧回调。 每个 `requestAnimationFrame`:读取控件值,按速度缩放模拟时钟(dt 上限 50 ms),执行帧回调绘制;返回的读数写入信息面板。 改变参数:颜色/速度/大小等即时生效,需要重建的参数触发重新挂载;离开页面时取消 rAF、移除监听并释放资源。
运行环境
Canvas 2D: 2D 画布绘图; WebGL (three.js): three.js 通过 WebGLRenderer 使用 WebGL; requestAnimationFrame: 与屏幕刷新同步的动画循环; ResizeObserver: 画布随容器尺寸自适应; Pointer Events: 鼠标/触摸/触控笔统一事件; devicePixelRatio: HiDPI 清晰渲染(上限 2×) · react 18.3.1, react-router-dom 6.30.6, vite 5.4.21, three 0.170.0
引入的组件与依赖
three 0.170.0, three/addons/controls/OrbitControls.js 0.170.0, react 18.3.1
引入的组件函数
withControls — 把演示包进统一控制面板(预设按钮、参数滑块、重置),参数变化时热更新或重挂载; paramsFromSpec — 把 spec(颜色/速度/大小/数量/额外参数)转换成控制面板参数定义; createThreeStage — 共享 Three.js 舞台:WebGLRenderer、场景、透视相机、OrbitControls、自适应取景与渲染循环; addLights — 添加环境光 + 主光 + 补光; THREE — three.js 命名空间; fmt — 数字格式化(固定小数位); deg — 弧度 → 角度文本; F — 公式块 HTML; S.setFitRadius — 调整 3D 取景半径; S.get — 读取当前控件参数; S.onFrame — 注册每帧回调,返回值进入信息面板读数; THREE.MeshStandardMaterial — PBR 标准材质; THREE.Mesh — 网格物体(几何体 + 材质); THREE.SphereGeometry — 球体几何体; THREE.Color — 颜色对象; THREE.Group — 分组容器; THREE.LineLoop — 闭合折线; THREE.BufferGeometry — 自定义顶点几何体; THREE.Vector3 — 三维向量; THREE.LineBasicMaterial — 线条材质
本 demo 代码
frontend/src/demos/kits/kit-three.js: FAM.orbit-moons (L368-L403)
代码解释
L369-369: 控件定义(颜色/速度/大小/数量/额外参数):行星颜色、公转速度、行星半径、卫星数、最内轨道 r₁。 L370-370: 预设按钮:名称 → 参数覆盖值(6 个:三星、双星、近、远、快、慢)。 L371-371: 3D 取景半径。 L371-371: 初始相机方向。 L372-380: 信息面板内容:实时读数行 rows(v)、公式、说明、参数、步骤。 L381-402: 初始化函数:建立状态并返回每帧回调:创建 three.js 对象 `MeshStandardMaterial`, `Mesh`, `SphereGeometry`, `Color`, `Group`, `LineLoop` …;数学计算用到 `Math.sin`, `Math.cos`, `Math.max`, `Math.min`, `Math.round`;返回读数 `n`, `r1`, `rn`, `T1`, `Tn`, `k`, `a1` … 给信息面板。
原理
rᵢ = r₁ · (1 + 0.35·i) ωᵢ = ω₀ · rᵢ^(−3/2) ⇒ Tᵢ² / rᵢ³ = (2π/ω₀)² 多颗卫星绕同一颗行星转,离得越远转得越慢,而且慢得很有规律: 周期的平方与轨道半径的立方成正比 (开普勒第三定律),所以面板里 T²/r³ 对每颗卫星都一样。 每颗卫星的轨道稍微倾斜,用浅色圆圈画出轨道线,方便对比内外圈的速度差。