Как называются эти ориентации на орбите?

Я не уверен, что существует какое-либо общепринятое соглашение, но космические корабли часто рассматриваются как корабли, поэтому часто будут использоваться похожие термины. Например, для красных стрелок, которые вы описываете как прямые и ретроградные векторы ориентации, с точки зрения космического корабля и относительно его движения, также часто используются для описания сторон, обращенных к тарану и к следу , но также могут быть вперед и назад , или даже нос и корма . Для синих векторов ориентации это могут быть левый борт для левого и правый борт для правого ., по отношению к движению автомобиля, лицом вперед. Зеленые чаще всего называют сторонами, обращенными к надиру и зениту , но, поскольку терминология варьируется в зависимости от того, кто имеет в виду их, я предполагаю, что также используются всевозможные другие термины, от очевидного вниз , вниз и вверх , вверх , к палубе и над головой , или даже к чему-то и от чего- то, в нашем случае к телу, вокруг которого оно вращается. Итак, для ориентации относительно движения корабля имеем:

• лицом к барану, вперед, лук,...
• кильватер, корма, корма, ...
• правый борт, правый,...
• порт, слева,...
• надир, палуба, вниз, вниз, к чему-л. ,...
• зенит, над головой, вверх, вверх, прочь от чего-л. ,...

Например, в Справочном руководстве по Международной космической станции, полное издание сборки, НАСА 2010 г. (PDF) четыре из этих сторон описаны в разделе определений как:

• надир : направление прямо под (противоположное зениту)
• порт : Направление на левый борт (напротив правого борта)
• правый борт : Направление вправо (противоположный левый борт)
• зенит : прямо вверху, напротив надира

А оставшиеся две стороны упоминаются в тексте как:

таран (вперед) или кильватерный след (назад)

Однако в Руководстве НАСА по интерактивным лабораторным стеллажам Международной космической станции направление к надиру называется палубой , а направление к зениту над головой , а также, альтернативно, также значения +/- оси, которые следуют правилу правой руки , которое чаще используется пилотами-космонавтами во время навигации или для описания. положение станции (например, во время стыковки):

    ^{Изображение вверху: система координат Международной космической станции. Кредит: НАСА}

В качестве альтернативы движение относительно этих трех осей можно было бы описать с помощью авиационных терминов крена , тангажа и рыскания для описания положения спутника, но на самом деле они не обозначают стороны, а просто вращение тела относительно x, y, z. (в вашем случае красная, синяя, зеленая) оси в декартовой системе координат соответственно.

Хотя могут быть и другие термины, о которых я не подумал, но, как всегда, это будет зависеть от того, кто их использует, и относятся ли они к сторонам с точки зрения судна и относительно его движения или относительно более широкого системы отсчета, например, по отношению к телу, вокруг которого оно вращается, и в этом случае, увы, я не могу придумать других способов назвать эти стороны ориентации, за исключением их описания относительно элементов орбиты в любой из различных систем координат. используются, например, кеплеровские, декартовы, ... как вы делали с prograde и retrograde , которые по существу широко описывают наклонение орбиты относительно плоскости отсчета тела.

У конкретного космического корабля часто его стороны также называются его компонентами или модулями, что работает независимо от собственного движения космического корабля относительно другого объекта.

На любой орбите есть 3 направления. Типичное соглашение:

• Надир- это направление к центру планеты, прямо вниз. Напротив НАДИРА находится Зенит.
• Вектор скорости - направление движения, прямое/ретроградное - обычное, прямое - направление орбиты, ретроградное - противоположное.
• Нормальное направление к плоскости орбиты. Его часто называют вектором углового момента.

См. также этот PDF-файл .

В Kerbal Space Program они называются Radial и Anti-Radial на Nav-Ball.

Радиальные и антирадиальные

Эти векторы параллельны плоскости орбиты и перпендикулярны прямому вектору. Радиальный (или радиально-внутренний) вектор указывает внутри орбиты, к фокусу орбиты, в то время как антирадиальный (или радиально-внутренний) вектор указывает вне орбиты, вдали от тела. Выполнение радиального ожога будет вращать орбиту вокруг корабля, как вращение обруча палкой. Радиальные ожоги обычно не являются эффективным способом корректировки траектории — обычно более эффективно использовать прямые и ретроградные ожоги. Максимальное изменение угла всегда меньше 90°; за этой точкой орбита будет проходить через центр масс тела, находящегося на орбите, и корабль будет двигаться по медленной спирали к телу, находящемуся на орбите.

- KSP Wiki - Направления узла маневра

Математические названия этих направлений: касательные (красные стрелки), нормальные (зеленые стрелки) и бинормальные (синие стрелки). Геометры так широко используют их, что эти направления являются ключевой частью Фундаментальной теоремы. Например, см. http://en.wikipedia.org/wiki/Frenet-Serret_formulas , http://mathworld.wolfram.com/FundamentalTheoremofSpaceCurves.html и http://math.rice.edu/~hardt . /401F03/ftc.pdf .

Эта теорема не очень полезна в орбитальной механике, потому что кручение включает в себя третью производную положения по времени. Орбитальная механика изучает вторые производные: F=ma.

Направления вдоль красных стрелок (v-bar) полезны в орбитальной механике, потому что это направления, вдоль которых вы хотите двигаться, чтобы минимизировать гравитационные потери. Синие стрелки полезны, потому что угловая скорость указывает в этом направлении. Зеленые стрелки? Они полезны для геометров и для описания транспортных средств, летящих в атмосфере. Они не так полезны в орбитальной механике, возможно, поэтому для этого направления нет стандартного названия орбитальной механики.

Приложение

При рассмотрении неопределенностей в отношении того, где находится космический корабль, эти направления часто называют вдоль пути (красные стрелки), поперек пути (синие стрелки) и радиально (зеленые стрелки). Можно рассматривать слово «радиальный» либо как неправильное, либо как правильное. Это неправильное название в том смысле, что «радиальный» указывает только «радиально» (к/от планеты в случае круговой орбиты. Он точен в том смысле, что «радиальный» всегда указывает к/от мгновенного центра планеты). кривизна.

Родственный набор направлений — это локальная вертикальная/локальная горизонтальная система, или сокращенно LVLH. В этой системе +Z указывает на центр Земли, +Y указывает на направление, противоположное орбитальной угловой скорости, а +X завершает правую систему координат (т. е.$\hat x = \hat y \times \hat z$). Это означает, что$\hat x$точки вдоль вектора скорости в случае круговой орбиты. Эта маркировка немного произвольна. В уравнениях Клохесси-Уилшира +X указывает направление от Земли, +Z указывает вдоль вектора углового момента, а +Y завершает правую систему координат. Либо кадр LVLH, либо кадр CW, используемый для описания орбитальной механики космического корабля, сближающегося с МКС.

Зеленые стрелки — это векторы «радиуса», внутренняя указывает на центр планеты. Красные стрелки — векторы скорости. Один из них будет указывать по направлению движения спутника, другой, разумеется, в противоположном направлении. Синие стрелки указывают направление углового момента, величина которого часто обозначается буквой «h».

Радиус-вектор часто называют R-образным стержнем, а вектор скорости — V-образным стержнем. Вы часто видите это, обсуждая стыковку транспортных средств с Международной космической станцией. Когда они говорят, что транспортное средство приближается к R-образной полосе, оно, по сути, «поднимается» по зеленой стрелке снизу (то есть корабль находится между Землей и станцией). В-образные подходы, если я не ошибаюсь, обычно происходят сзади.

Источник: AAE 532 в Университете Пердью, курс для выпускников по орбитальной механике.

Во время посадки Аполлона на Луну астронавты называли красный и зеленый векторы «вперед» и «вниз».
В расшифровке голосовых сообщений Gemini 12 (стр. 29 500-страничного PDF-файла) маневр упоминается как «позиград на юг» (на диаграмме @Maxpm эти направления относятся к красному, зеленому, синему в указанном порядке).
Положение космического корабля описывается как «рысканье 1 вправо, тангаж 4 вверх», и они относятся к «двигателям на корме».

Существуют специальные системы координат, центрированные по телу, описывающие эти направления. Два наиболее часто используемых:

RIC (также известный как UVW, RTN): радиальный, трековый, кросс-трековый

Радиальный: в направлении вектора положения спутника.

In-Track: Radial x Cross-Track (где «x» обозначает векторное перекрестное произведение)

Cross-Track: положение x скорость (также известный как вектор углового момента)

TNW: тангенциальный, нормальный, W (угловой момент)

Тангенциальный: в направлении вектора скорости

Нормально: нормально к вектору скорости и вниз - W x T

Ш: П х В