Космический корабль движется со скоростью X единиц в час. Но относительно чего именно? Зависит ли это от орбиты? Как?

Все ваши опасения совершенно обоснованы - простое число ничего не говорит. Таким образом, во всех соответствующих публикациях система ссылок должна упоминаться.

Как правило, эталоном является тело, на которое в основном влияет космический корабль. Т.е. на орбите Земли это центр Земли, на лунной орбите Луна. Для межпланетных зондов в пути это обычно центр Солнца. Ближе к взлету и посадке обычно переходят в систему отсчета, закрепленную на поверхности планеты. Для большинства расчетов лучше всего иметь фиксированную неускоряющуюся систему координат (или, по крайней мере, систему с незначительным ускорением, например центр Земли относительно НОО).

В других случаях, но обычно не когда речь идет о скорости, система отсчета может быть вращающейся - например, типичный 8-образный график траектории миссий Аполлона нарисован в системе координат с центром на Земле, но вращается вместе с Луной. .

Это дополнительный ответ в дополнение к отличному ответу @asdfex с попыткой объяснить вещи в упрощенном виде, поскольку, судя по комментариям, ОП все еще путают с геостационарной орбитой.

Объект, помещенный на геостационарную орбиту (орбита лежит в плоскости экватора Земли), казался бы неподвижным наземному наблюдателю.

Если я нахожусь на геостационарной орбите, я двигаюсь со скоростью 0 единиц в час относительно земли. 

Это верно только тогда, когда "единицами" являются угловые единицы, то есть градусы или радианы. Это означает, что наблюдатель на земле и объект на ГСО вращаются вокруг центра Земли с одинаковой угловой скоростью .

Когда "единицами" являются единицы измерения расстояния, т.е. метры или мили и т.д., вышеприведенное утверждение неверно, поскольку линейные скорости наблюдателя на земле и объекта на ГСО различны из-за того, что их соответствующие радиусы различны.

Я думаю, отсюда и может возникнуть путаница.

Теперь, что касается относительной скорости земли/НОО/ГСО:

Если я иду, земля неподвижна, и я перемещаюсь на X единиц в час относительно земли.

Если я нахожусь на низкой околоземной орбите, то я все еще перемещаюсь на X единиц в час относительно земли, только X намного больше.

Ключевое заблуждение здесь (сравнение яблок с апельсинами) заключается в том, что когда человек идет по земле, он не вращается по орбите , тогда как на НОО он вращается . Вот почему линейная скорость относительно земли кажется намного больше.

Для обсуждения ниже давайте предположим, что все происходит в экваториальной плоскости, орбиты круговые и прямые, нет возмущений, сопротивления, солнечного ветра и т. д., и все числа приблизительны/округлены.

• Скорость земли . Земля делает один полный оборот вокруг своей оси за 1436 минут, следовательно, скорость вращения Земли составляет 0,25 градуса в минуту . Это делает линейную скорость наблюдателя на экваторе (в радиусе 6371 км) равной 460 м / с (1029 миль в час).

• а) Орбита на уровне земли . Предполагая идеально сферическую Землю без холмов/гор и отсутствием атмосферы (чтобы не было сопротивления), чтобы вращаться вокруг Земли на высоте 1 метр над ее поверхностью, нужно двигаться с гораздо большей скоростью вращения по сравнению с Землей: 4,27 градуса/мин. (в 17 раз быстрее Земли). Это соответствует линейной скорости 7 910 м/с (17 694 миль/ч).

Относительная орбитальная скорость человека, находящегося на орбите «на уровне земли», относительно другого наблюдателя на земле составляет 4,27 - 0,25 = 4,02 град/мин .

Относительная линейная скорость 7 910 - 460 = 7 450 м/с .

• б) Орбита на НОО . Предположим, высота 400 км. Орбитальная угловая скорость 3,66 град/мин, линейная скорость 7672 м/с (17 162 мили в час).

Относительная угловая скорость 3,66 - 0,25 = 3,41 град/мин ,

Относительная линейная скорость 7 672 - 460 = 7 212 м/с .

• в) Орбита на ГСО . Высота этой орбиты определена как 35 786 км. Орбитальная угловая скорость 0,25 град/мин, линейная скорость 3075 м/с (6879 миль/ч).

Относительная угловая скорость 0,25 - 0,25 = 0 град/мин ,

Относительная линейная скорость 3075 - 460 = 2615 м/с .

Если радиус орбиты станет больше, чем радиус ГСО, объект на этой орбите будет казаться (наблюдателю на земле) движущимся «назад», в то время как объект на НОО будет казаться движущимся «вперед» (поскольку в угловых терминах Земля будет вращаться быстрее). чем объект на орбите выше ГСО), хотя объекты на обеих орбитах (НОО и выше ГСО) и Земля вращаются в одном направлении. Следовательно, с точки зрения наблюдателя с земли сравнение линейных скоростей относительно земли (между НОО, ГСО и орбитой за пределами ГСО) не так важно, как сравнение угловых скоростей.

PS Движение человека на ГСО относительно человека на земле можно описать следующей очень упрощенной аналогией:

Представьте себе «человека А», сидящего на карусели; Представьте себе другого «человека Б», стоящего прямо в центре карусели (поэтому вращающегося вместе с ней) с горизонтально поднятой рукой и указывающим пальцем на человека на сиденье. Человек А является аналогом человека на орбите ГСО, а палец человека Б становится аналогом наблюдателя на экваторе Земли.

Пока карусель вращается, палец человека B и человек A (на сиденье) кажутся неподвижными друг относительно друга, но с точки зрения расстояния, за заданное время в несколько секунд палец перемещается на несколько дюймов, в то время как палец человек А передвигается на несколько футов.

Скорость действительно относительная. Это зависит от используемой системы координат. Если кто-то скажет, что скорость X м/с вокруг Земли, это будет неверно. Хотя косвенно можно предположить, что речь идет о норме скорости в Инерциальной системе отсчета, возможно, J2000 или ECI .

Но иногда также необходимо обсудить скорость относительно земли, например, когда SpaceX совершает посадку, конечная инерционная скорость должна быть около ~ 500 м/с! Это должно соответствовать скорости относительно земли. Так что на самом деле посадка на движущийся корабль — это не что иное, как расширенная версия посадки на движущуюся землю.

Теперь интересный вопрос: когда, скажем, космический корабль покидает земную орбиту и выходит на орбиту вокруг Солнца, ссылка меняется на барицентр солнечной системы или инерциальную систему координат целевого небесного тела.

Теперь, когда кто-то говорит, что гелиос-2 разогнался до 70 км/с. Следует иметь в виду, что из-за того, что 30 км / с (орбитальная скорость Земли вокруг Солнца) это только потому, что он начался с Земли.