Wie heißen diese Orientierungen im Orbit?

Ich bin mir nicht sicher, ob es eine allgemein anerkannte Konvention gibt, aber Raumschiffe werden oft als Schiffe betrachtet, daher werden häufig ähnliche Begriffe verwendet. Beispielsweise werden für die roten Pfeile, die Sie als prograde und retrograde Orientierungsvektoren beschreiben, aus der Sicht eines Raumschiffs und relativ zu seiner Bewegung auch häufig Ramm- und Nachlaufrichtung verwendet, um Seiten zu beschreiben, könnten aber auch nach vorne und hinten gerichtet sein. oder sogar Bug und Heck . Für die blauen Orientierungsvektoren könnten diese dann Backbord für links und Steuerbord für rechts sein, relativ zur Bewegung des Fahrzeugs, nach vorne gerichtet. Die grünen werden am häufigsten als die dem Nadir und dem Zenit zugewandten Seiten bezeichnet, aber da die Terminologie je nachdem, wer sich darauf bezieht, variiert, würde ich vermuten, dass auch alle möglichen anderen Begriffe verwendet werden, von offensichtlich nach unten , nach unten und nach oben , nach oben . an Deck und über Kopf oder sogar auf etwas zu und von etwas weg , in unserem Fall dem Körper, um den es kreist. Zur Orientierung relativ zur Schiffsbewegung gilt also:

• rammgerichtet, nach vorne, Bug,...
• Kielwasser, achtern, heck,...
• Steuerbord, rechts, ...
• Hafen, links, ...
• Nadir, Deck, nach unten, nach unten, auf etw zu ,...
• Zenit, oben, oben, aufwärts, weg von etw ,...

Beispielsweise werden im Referenzhandbuch zur Internationalen Raumstation, Assembly Complete Edition, NASA 2010 (PDF) vier dieser Seiten im Definitionsabschnitt wie folgt beschrieben:

• Nadir : Richtung direkt darunter (gegenüber dem Zenit)
• Backbord : Richtung nach links (gegenüber Steuerbord)
• Steuerbord : Richtung nach rechts (gegenüber von Backbord)
• Zenit : Direkt darüber, gegenüber dem Nadir

Und die verbleibenden zwei Seiten im Text erwähnt als:

ram (vorwärts) oder Wake (achtern) zeigt

NASA's Guide to the International Space Station Laboratory Racks Interactive nennt jedoch die Richtung zum Nadir als Deck und die Richtung zum Zenit über Kopf , und alternativ auch die +/- axialen Werte, die der Regel der rechten Hand folgen, die häufiger von Astronautenpiloten während der Navigation oder zur Beschreibung verwendet wird Stationslage (z. B. beim Andocken):

    ^{Bild oben: Das Koordinatensystem der Internationalen Raumstation. Bildnachweis: NASA}

Alternativ könnte die Bewegung relativ zu diesen drei Achsen mit den Luftfahrtbegriffen Rollen , Nicken und Gieren beschrieben werden, um die Lage eines Satelliten zu beschreiben, aber diese bezeichnen nicht wirklich die Seiten, sondern nur die Drehung des Körpers in Bezug auf x, y, z (in Ihrem Fall rote, blaue, grüne) Achsen im kartesischen Koordinatensystem.

Es könnte andere Begriffe geben, an die ich nicht gedacht habe, aber wie immer hängt es davon ab, wer sie verwendet und ob sie sich auf die Seiten aus der Perspektive des Schiffes und relativ zu seiner Bewegung oder relativ zu etwas breiterem beziehen Bezugssystem, zum Beispiel in Bezug auf den Körper, den es umkreist, in diesem Fall fällt mir leider keine andere Möglichkeit ein, diese Orientierungsseiten zu benennen, außer sie in Bezug auf Orbitalelemente in einem der verschiedenen Koordinatensysteme zu beschreiben verwendet, wie Kepler, Cartesian, ... wie Sie es mit prograd und retrograd getan haben , die im Wesentlichen die Bahnneigung in Bezug auf die Bezugsebene des Körpers allgemein beschreiben.

Bei bestimmten Raumfahrzeugen werden ihre Seiten oft auch nach ihren Komponenten oder Modulen benannt, was unabhängig von der eigenen Bewegung des Raumfahrzeugs relativ zu einem anderen Objekt funktioniert.

Es gibt 3 Richtungen in jeder Umlaufbahn. Die typische Konvention ist:

• Nadir – Dies ist die Richtung zum Zentrum des Planeten, gerade nach unten. Gegenüber NADIR ist der Zenith.
• Geschwindigkeitsvektor - Bewegungsrichtung, prograde/retrograde sind üblich, prograde ist die Richtung der Umlaufbahn, retrograde entgegengesetzt
• Normale Richtung zur Bahnebene. Dies wird oft als Drehimpulsvektor bezeichnet.

Siehe auch dieses PDF .

Im Kerbal Space Program heißen sie Radial und Anti-Radial auf dem Nav-Ball.

Radial und antiradial

Diese Vektoren sind parallel zur Orbitalebene und senkrecht zum prograden Vektor. Der radiale (oder radial-in) Vektor zeigt innerhalb der Umlaufbahn auf den Fokus der Umlaufbahn zu, während der anti-radiale (oder radial-out) Vektor aus der Umlaufbahn heraus zeigt, weg vom Körper. Durch das Ausführen einer radialen Verbrennung wird die Umlaufbahn um das Fahrzeug gedreht, als würde man einen Hula-Hoop-Reifen mit einem Stock drehen. Radiale Verbrennungen sind normalerweise keine effiziente Methode, um den eigenen Weg anzupassen - es ist im Allgemeinen effektiver, prograde und retrograde Verbrennungen zu verwenden. Die maximale Winkeländerung ist immer kleiner als 90°; Jenseits dieses Punktes würde die Umlaufbahn durch den Massenmittelpunkt des umkreisten Körpers verlaufen und das Schiff würde eine langsame Spirale in Richtung des umkreisten Körpers durchqueren.

- KSP Wiki - Manöverknoten-Anweisungen

Die mathematischen Namen für diese Richtungen sind Tangente (die roten Pfeile), Normal (die grünen Pfeile) und Binormal (die blauen Pfeile). Geometer haben davon ausgiebig Gebrauch gemacht, so sehr, dass diese Richtungen ein wichtiger Bestandteil des Fundamentalsatzes sind Siehe beispielsweise http://en.wikipedia.org/wiki/Frenet-Serret_formulas , http://mathworld.wolfram.com/FundamentalTheoremofSpaceCurves.html und http://math.rice.edu/~hardt /401F03/ftc.pdf .

Dieser Satz ist in der Orbitalmechanik nicht von großem Nutzen, da die Torsion eine dritte Ableitung der Position in Bezug auf die Zeit beinhaltet. Orbitalmechanik ist eine Studie der zweiten Ableitungen: F = ma.

Die Richtungen entlang der roten Pfeile (V-Balken) sind in der Orbitalmechanik nützlich, da dies die Richtungen sind, in die Sie stoßen möchten, um Schwerkraftverluste zu minimieren. Die blauen Pfeile sind nützlich, da die Winkelgeschwindigkeit in diese Richtung zeigt. Die grünen Pfeile? Sie sind nützlich für Geometer und zur Beschreibung von Fahrzeugen, die durch eine Atmosphäre fliegen. Sie sind in der Orbitalmechanik nicht so nützlich, weshalb es vielleicht keinen Standardnamen für die Orbitalmechanik für diese Richtung gibt.

Nachtrag

Wenn man sich die Unsicherheiten darüber ansieht, wo sich ein Raumfahrzeug befindet, werden diese Richtungen oft als entlang der Spur (die roten Pfeile), quer zur Spur (die blauen Pfeile) und radial (die grünen Pfeile) bezeichnet. Man kann "radial" entweder als etwas irreführend oder als genau richtig ansehen. Es ist eine falsche Bezeichnung in dem Sinne, dass „radial“ nur „radial“ zeigt (im Fall einer kreisförmigen Umlaufbahn auf den Planeten zu / von ihm weg). Krümmung.

Ein verwandter Satz von Richtungen ist das lokale vertikale / lokale horizontale System oder kurz LVLH. In diesem System zeigt +Z auf den Erdmittelpunkt, +Y zeigt entgegengesetzt zur Bahnwinkelgeschwindigkeit und +X vervollständigt das rechte Koordinatensystem (d. h.$\hat x = \hat y \times \hat z$). Das bedeutet, dass$\hat x$Punkte entlang des Geschwindigkeitsvektors bei einer Kreisbahn. Diese Beschriftung etwas willkürlich. Die Clohessy-Wilshire-Gleichungen verwenden +X als von der Erde weg zeigend, +Z als entlang des Drehimpulsvektors zeigend und +Y, um das rechte Koordinatensystem zu vervollständigen. Entweder der LVLH-Rahmen oder der CW-Rahmen, der verwendet wird, um die Orbitalmechanik eines Rendezvous eines Raumfahrzeugs mit der ISS zu beschreiben.

Grüne Pfeile sind die "Radius"-Vektoren, der innere zeigt auf den Mittelpunkt des Planeten. Rote Pfeile sind Geschwindigkeitsvektoren. Einer davon zeigt in die Bewegungsrichtung des Satelliten, der andere natürlich in die entgegengesetzte Richtung. Blaue Pfeile zeigen in die Richtung des Drehimpulses, eine Größe, die oft als "h" bezeichnet wird.

Der Radiusvektor wird oft als R-Balken und der Geschwindigkeitsvektor als V-Balken bezeichnet. Sie sehen dies oft bei Diskussionen über Fahrzeuge, die an die Internationale Raumstation andocken. Wenn sie sagen, dass ein Fahrzeug eine R-Bar-Annäherung macht, "klettert" es im Wesentlichen den grünen Pfeil von unten hoch (das Schiff befindet sich also zwischen der Erde und der Station). V-Bar-Ansätze finden, wenn ich mich nicht irre, typischerweise von hinten statt.

Quelle: AAE 532 an der Purdue University, Graduiertenkurs in Orbitalmechanik.

Während der Apollo-Mondlandungen bezogen sich die Astronauten auf „vorwärts“ und „abwärts“ für die roten und grünen Vektoren.
In der Gemini 12-Voice-Comms-Transkription (Seite 29 eines 500-seitigen PDF) wird ein Manöver als „Posigrade up south“ bezeichnet (in @Maxpms Diagramm beziehen sich diese Richtungen auf Rot, Grün, Blau in dieser Reihenfolge).
Die Lage des Raumfahrzeugs wird als „Gieren 1 rechts, Neigung 4 nach oben“ beschrieben, und sie beziehen sich auf die „Triebwerke achtern“.

Es gibt spezielle körperzentrierte Koordinatenrahmen, die diese Richtungen beschreiben. Die beiden am häufigsten verwendeten sind:

RIC (auch bekannt als UVW, RTN): Radial, In-Track, Cross-Track

Radial: In Richtung des Positionsvektors des Satelliten

In-Track: Radial x Cross-Track (wobei „x“ das Vektorkreuzprodukt bezeichnet)

Cross-Track: Position x Geschwindigkeit (auch Drehimpulsvektor genannt)

TNW: Tangential, Normal, W (Drehimpuls)

Tangential: In Richtung des Geschwindigkeitsvektors

Normal: Normal zum Geschwindigkeitsvektor und nach unten - W x T

W: P x V