¿Cómo se llaman estas orientaciones en órbita?

No estoy seguro de que haya una convención generalmente acordada, pero las naves espaciales a menudo se consideran, bueno, naves, por lo que a menudo se usarán términos similares. Por ejemplo, para las flechas rojas que usted describe como vectores de orientación progrados y retrógrados , desde el punto de vista de una nave espacial y en relación con su movimiento, también se usa a menudo la orientación de la ram y la orientación de la estela para describir los lados, pero también podría ser hacia adelante y hacia atrás , o incluso proa y popa . Para los vectores de orientación azules, estos podrían ser babor para la izquierda y estribor para la derecha ., en relación con el movimiento del vehículo, mirando hacia adelante. Los verdes se denominan comúnmente lados orientados hacia el nadir y el cenit , pero como la terminología varía dependiendo de quién se refiera a ellos, supongo que también se usan todo tipo de otros términos, desde abajo , abajo y arriba , arriba , arriba. a cubierta y arriba , o incluso hacia y lejos de algo, en nuestro caso, el cuerpo alrededor del cual orbita. Entonces, para la orientación relativa al movimiento del barco, tenemos:

• de cara al carnero, de proa, de proa,...
• de estela, popa, popa,...
• estribor, derecha,...
• puerto, izquierda,...
• nadir, cubierta, abajo, hacia abajo, hacia algo ,...
• cenit, arriba, arriba, arriba, lejos de algo ,...

Por ejemplo, de la Guía de referencia de la Estación Espacial Internacional, edición completa de la Asamblea, NASA 2010 (PDF), cuatro de estos lados se describen en la sección de definiciones como:

• nadir : Dirección directamente debajo (frente al cenit)
• babor : Dirección al lado izquierdo (opuesto a estribor)
• estribor : Dirección al lado derecho (opuesto a babor)
• cenit : Directamente arriba, opuesto al nadir

Y los dos lados restantes mencionados en el texto como:

ram (adelante) o estela (a popa) apuntando

Sin embargo , la Guía interactiva de estantes de laboratorio de la Estación Espacial Internacional de la NASA nombra la dirección hacia el nadir como cubierta y la dirección hacia la parte superior del cenit y , alternativamente, también los valores axiales +/- que siguen la regla de la mano derecha más utilizada por los pilotos astronautas durante la navegación o para describir actitud de la estación (como durante el acoplamiento):

    ^{Imagen superior: el sistema de coordenadas de la Estación Espacial Internacional. Crédito: NASA}

Alternativamente, el movimiento relativo a estos tres ejes podría describirse usando los términos de aviación balanceo , cabeceo y guiñada para describir la actitud de un satélite, pero estos realmente no denotan los lados, simplemente la rotación del cuerpo con respecto a x, y, z. (en su caso, rojo, azul, verde) ejes en sistema de coordenadas cartesianas, respectivamente.

Sin embargo, puede haber otros términos en los que no pensé, pero como siempre, dependerá de quién los use y si se refieren a los lados desde la perspectiva de la embarcación y en relación con su movimiento, o en relación con algo más amplio. marco de referencia, por ejemplo, con respecto al cuerpo que orbita, en cuyo caso, lamentablemente, no se me ocurren otras formas en que se puedan nombrar estos lados de orientación, sin describirlos con respecto a los elementos orbitales en cualquiera de los diversos sistemas de coordenadas usado, como Keplerian, Cartesian, ... como lo hizo con prograde y retrógrado , que esencialmente describen ampliamente la inclinación orbital con respecto al plano de referencia del cuerpo.

Con naves espaciales específicas, a menudo sus lados también se nombran por sus componentes o módulos, que funcionan independientemente del movimiento de la propia nave espacial en relación con otro objeto.

Hay 3 direcciones en cualquier órbita. La convención típica es:

• Nadir- Esta es la dirección hacia el centro del planeta, hacia abajo. Frente a NADIR está el Zenith.
• Vector de velocidad: dirección del movimiento, progrado/retrógrado son comunes, progrado es la dirección de la órbita, retrógrado opuesto
• Dirección normal al plano de la órbita. Esto a menudo se conoce como el vector de momento angular.

Véase también este PDF .

En Kerbal Space Program , se denominan Radial y Anti-Radial on the Nav-Ball.

Radiales y antirradiales

Estos vectores son paralelos al plano orbital y perpendiculares al vector progrado. El vector radial (o radial de entrada) apunta dentro de la órbita, hacia el foco de la órbita, mientras que el vector anti-radial (o radial de salida) apunta fuera de la órbita, lejos del cuerpo. Realizar una quemadura radial rotará la órbita alrededor de la nave como si girara un hula hoop con un palo. Las quemaduras radiales generalmente no son una forma eficiente de ajustar la ruta de uno; generalmente es más efectivo usar quemaduras progradas y retrógradas. El cambio máximo de ángulo es siempre inferior a 90°; más allá de este punto, la órbita pasaría por el centro de masa del cuerpo orbitado y la nave atravesaría una lenta espiral hacia el cuerpo orbitado.

- KSP Wiki - Direcciones del nodo de maniobra

Los nombres matemáticos para esas direcciones son tangente (las flechas rojas), normal (las flechas verdes y binormal (las flechas azules). Los geómetras han hecho un uso extensivo de estos, tanto que estas direcciones son una parte clave del Teorema Fundamental. de curvas. Por ejemplo, consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Frenet-Serret_formulas , http://mathworld.wolfram.com/FundamentalTheoremofSpaceCurves.html y http://math.rice.edu/~hardt /401F03/ftc.pdf .

Este teorema no es de mucha utilidad en mecánica orbital porque la torsión implica una tercera derivada de la posición con respecto al tiempo. La mecánica orbital es un estudio de las segundas derivadas: F=ma.

Las direcciones a lo largo de las flechas rojas (barra en V) son útiles en la mecánica orbital porque estas son las direcciones en las que desea empujar para minimizar las pérdidas por gravedad. Las flechas azules son útiles porque la velocidad angular apunta en esta dirección. Las flechas verdes? Son útiles para los geómetras y para describir vehículos que vuelan a través de una atmósfera. No son tan útiles en la mecánica orbital, por lo que quizás no haya un nombre de mecánica orbital estándar para esta dirección.

Apéndice

Al observar las incertidumbres sobre dónde se encuentra una nave espacial, esas direcciones a menudo se denominan a lo largo de la trayectoria (las flechas rojas), cruzadas (las flechas azules) y radiales (las flechas verdes). Uno puede ver "radial" como un nombre un poco inapropiado o como correcto. Es un nombre inapropiado en el sentido de que "radial" solo apunta "radialmente" (hacia/alejándose del planeta en el caso de una órbita circular. Es correcto en el sentido de que "radial" siempre apunta hacia/alejándose del centro instantáneo de curvatura.

Un conjunto relacionado de direcciones es el sistema vertical local/horizontal local, o LVLH para abreviar. En este sistema, +Z apunta al centro de la Tierra, +Y apunta en dirección opuesta a la velocidad angular orbital y +X completa el sistema de coordenadas de la derecha (es decir,$\hat x = \hat y \times \hat z$). Esto significa que$\hat x$puntos a lo largo del vector velocidad en el caso de una órbita circular. Este etiquetado un poco arbitrario. Las ecuaciones de Clohessy-Wilshire usan +X para señalar en dirección opuesta a la Tierra, +Z para señalar a lo largo del vector de momento angular y +Y para completar el sistema de coordenadas de la derecha. El marco LVLH o el marco CW se usa para describir la mecánica orbital de una nave espacial que se encuentra con la ISS.

Las flechas verdes son los vectores de "radio", el interior apunta al centro del planeta. Las flechas rojas son vectores de velocidad. Uno de ellos apuntará en la dirección de movimiento del satélite, el otro, por supuesto, en la dirección opuesta. Las flechas azules apuntan en la dirección del momento angular, una cantidad a menudo etiquetada como "h".

El vector de radio a menudo se denomina barra R y el vector de velocidad barra V. Esto se ve a menudo cuando se habla de vehículos que se acoplan a la Estación Espacial Internacional. Cuando dicen que un vehículo se está acercando a la barra R, esencialmente está "subiendo" la flecha verde desde abajo (por lo que la nave está entre la Tierra y la estación). Las aproximaciones con barra en V, si no me equivoco, generalmente se realizan desde atrás.

Fuente: AAE 532 en la Universidad de Purdue, curso de posgrado en mecánica orbital.

Durante los alunizajes del Apolo , los astronautas se refirieron a 'adelante' y 'abajo' para los vectores rojo y verde.
En la transcripción de las comunicaciones de voz de Gemini 12 (página 29 de un PDF de 500 páginas), una maniobra se denomina 'Posigrado hacia el sur' (en el diagrama de @Maxpm, estas direcciones se refieren a rojo, verde, azul en ese orden).
La actitud de la nave espacial se describe como "guiñada 1 a la derecha, cabeceo 4 hacia arriba", y se refieren a los "propulsores hacia atrás".

Hay marcos de coordenadas centrados en el cuerpo específicos que describen estas direcciones. Los dos más utilizados son:

RIC (también conocido como UVW, RTN): Radial, En-Track, Cross-Track

Radial: En la dirección del vector de posición del satélite

En-Track: Radial x Cross-Track (donde 'x' denota el producto vectorial cruzado)

Cross-Track: Posición x Velocidad (también conocido como vector de momento angular)

TNW: Tangencial, Normal, W (momento angular)

Tangencial: En la dirección del vector Velocidad

Normal: Normal al vector de velocidad y hacia abajo - W x T

Ancho: P x V