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KSP中使用了大量物理学和轨道飞行的术语,面对这些词语时,非专业人员无疑是会异常困惑,更不要说还有大量的其他科学词汇和缩写了。

本页就是一个相关术语简洁的查询表单,希望能帮助你顺利的走上专业宇航员之路。

数学

笛卡尔坐标系——使用直角坐标
极坐标系——使用角度和长度
椭圆(Elliptical)
椭圆形,环绕轨道的常见状态。
双曲线(Hyperbolic)
开放的光滑曲线,通常对应的是逃逸轨道。
法向量(Normal Vector)
一条与平面垂直的向量。(在赤道轨道上,法向量指向北极的方向)
标量(scalar)
一个没有方向的数值。标量一般会有测量单位的后缀,表明这个标量的量纲。 比如 3 米每秒(m/s), 3 米(m),3 秒(s) 都是标量:它们分别是速率(区分于速度)、路程(区分于位移)和时间的单位,但不含方向。
向量, 矢量(vector)
一个方向和大小的集合。比如前进方向和速率放在一起就是速度。一个向量如何被表示取决于采用的坐标系,以及多少个维度被使用。 <35°, 12>是一个二维的极坐标向量,而<14, 9, -20>则是一个三维笛卡尔(直角)坐标向量。也有其他的坐标系,但这些是最常用的。
<35°, 12>是一个12个单位长的箭头,从原点(零点,角度在这里没有意义,因为这是一个没有长度的点)出发,结束在一个与偏离极轴(通常是x轴,逆时针旋转为正角度)35°的点。
<14, 9, -20>是一个从原点(<0,0,0>)出发,在一个x坐标为14,y坐标为9,z坐标为20的点终止的箭头。
使用直角坐标系的优点是你可以准确地知道向量的终止位置在哪里,但是计算向量的长度则比较麻烦。而在极坐标系中,向量长度十分易得,终止位置却较难得出。
速度加速度动量等物理量都是矢量。

一个三维坐标系需要:

  • 一个参考系原点。
  • 3个单位向量。这些向量定义了沿着坐标轴的基本量度和坐标轴的方向。
  • 3个标量,这可以是角度或坐标,用来描述坐标空间中的位置。

轨道

常用轨道参数图解
轨道远拱点(apoapsis)
轨道近拱点(periapsis)
拱点
→ See also: “Apoapsis and periapsis” section in Orbit
每个椭圆轨道都有两个拱点。periapsis (q)(近拱点)是距离轨道中心天体最近的点(轨道的最低点),apoapsis (Q) (远拱点)是另一侧距离轨道中心天体最远的点(轨道的最高点)。天体总是在椭圆的两个焦点之一上,远近拱点高度等于长轴两端到某一焦点的距离减去天体半径。
近-* 和 远-* (peri-* and apo-*)
谈到轨道,我们通常都用具体的天体名称来指明轨道中心。因此,在这个游戏中,对于环绕Kerbin的轨道,我们会用近Kerbin点(Perikee, Perikerb)、远Kerbin点(Apokee, Apokerb)这样的名称。
升交点(ascending node)
以中心天体为参考系,飞行器穿过赤道面,向“北极”运动的点。“北”向,是参考轨道中心天体的坐标系。
降交点(descending node)
以中心天体为参考系,飞行器穿过赤道面,向“南极”运动的点。
离心率(eccentricity)
→ See also: “Eccentricity” section in Orbit

描述轨道近圆几何特征的参数。
  • ecc = 0 → 圆形轨道;
  • 0 < ecc < 1 → 椭圆轨道;
  • ecc = 1 → 抛物线轨道 - 这是一种逃逸轨道;
  • ecc > 1 → 双曲线轨道 - 这是另一种逃逸轨道;
轨道倾角(inclination)
→ See also: “Inclination” section in Orbit
轨道平面与参考平面的夹角。(例如,90° 赤道平面倾角轨道就是所谓的极地轨道。)
低轨道
这种轨道的高度刚好可以脱离环绕天体对于轨道的不利影响,如空气阻力。低轨道通常都作为后续机动的“停泊轨道”,位于上升段和向其他最终的目的地出发之间,在轨道的任意点都可以进行飞船脱离轨道的点火推进。其优点就是抵达低轨道所需要的燃料是最少的。环绕 Kerbin 的低轨道高度通常介于 70km 到 100km。理论上而言,对于没有大气层的天体,其低轨道只需高于地表,但考虑到地形碰撞的影响,一般都高于 10km。在低轨道只能选择小比率快进time warp
轨道节点 (天文学定义)
飞行器穿过轨道平面的点。飞行器在升交点穿过参考轨道平面,向轨道平面的法线方向运动。 通常升交点指向北极,降交点(反法线方向)指向南极。
轨道节点 (游戏中)
轨道中的特定点,如近点、远点,以及与其他轨道的交汇点等等。
轨道法向(orbit normal)
轨道平面的正交方向矢量。飞船速度矢量方向与重力矢量方向的矢量和就是轨道法向。其遵照右手规则,飞船在轨道逆时针飞行时,其轨道法向朝“上”,顺时针则朝下。而“上”也就是“北”,或“N+”,“下”也叫做“逆法向”,“南”或者 “N-”。
轨道平面(orbital plane)
描述轨道环绕飞行平面的虚拟圆盘(通常用于表述轨道倾角)。
轨道速度
轨道速度指的是环绕一个大质量天体重力中心的飞行器速度,可以用来表示在一个天体周围建立一个完整轨道所需要的速度,或是飞行器在轨道上某一点的瞬时速度。
顺行(prograde)
轨道路径的前进方向。由于轨道为椭圆形,因此实际上它的方向是飞船所处轨道位置的切线方向。
逆行(retrograde)
顺行的反向。
参考平面(reference plane)
所有飞行器在描述其所处轨道时都需要一个参考平面。对于行星轨道,通常是采用其赤道平面作为参照。类似太阳系的多天体平面为参考时,以黄道平面作为参考平面。在以其他轨道为目标飞行时,应采用目标轨道平面。轨道偏心率和上升点经度(以参考平面为坐标系)即可确定轨道平面。
半长轴(semi-major axis)

→ See also: “Semi-major axis” section in Orbit
长轴是过焦点与椭圆相交的线长,而半长轴就是椭圆长轴的一半。轨道运行体的半长轴就是其中心椭圆轨道(近点+天体半径)、(远点距离+天体半径)的平均值。由于轨道远近点都是相对于轨道中心物体表面的距离,因此需要在公式中加入其半径。半长轴相同的轨道运行周期相同,无论离心率如何。
恒星年
恒星年是一个天体或者飞行器围绕恒星转动一周所用的时间。这个周期在惯性参考系下成立。(不考虑广义相对论和系统自身的转动)
亚轨道(sub-orbit)
亚轨道近点位于行星表面之下,亚轨道飞行最终会与该行星发生交会碰撞。
朔望周期
朔望周期是一个天体在同一位置重新出现的时间周期,通常和两个以上的天体相关。 例如从地球上观察反射太阳光的月球,显现出相同的形状所需的时间。 朔望周期是Mun两次与Kerbol–Kerbin连成线的时间间隔. 月球的朔望周期和轨道周期不一样,因为地球在围着太阳转。

飞行器姿态(Ship Orientation)

飞行器姿态用来描述一个特定飞行器的状态。 这些术语通常以驾驶舱作为观察中心

姿态(Attitude)
飞行器和飞行速度矢量方向的角度。
天顶(Zenith)
从天体重心出发经过飞行器的矢量。代指飞行器的上方
天底(Nadir)
从飞行器出发指向天体重心的矢量。代指飞行器的下方,天顶的反方向。
左舷(Port)
飞行器左侧
右舷(Starboard)
飞行器右侧
前方(Front)
飞行器前方通常指向速度的方向
后方(Aft)
前方的反方向

太空机动(Space Maneuvers)

大气层制动(atmospheric braking)
→ 全文: 空气制动
降低轨道近点,使其进入行星的大气层。这种飞行方式可以利用空气阻力降低飞行器的速度。它可以用于再进入(参考下文),也可以应用于轨道的调整,同时节约燃料。
石头制动(Lithobraking)
→ See also: Lithobraking on Wikipedia
类似于空气刹车的制动方式,只不过从空气换成了地面。用这个有点戏谑的词表示这种减速方式不是为了把东西摔的稀巴烂。 lithos, 是 “rock” 或者 “stone”的意思.
大气再入
→ Main article: Atmospheric entry
运用空气阻力给飞行器减速,创造一条落地的轨道。当飞行器速度很大时,会产生大量的摩擦热,所以必须进行防热处理,防止飞行器“弹”回太空。再入(Re-entry)通常指通过大气再入回到Kerbin,大气再入是更广义的词;
点火(burn)
点燃发动机,通常目的是进行轨道调整。
圆化调整(circularizing)
这种机动(发动机点火推进)的目的是把轨道的偏心率调整到近似于零。通常是在轨道近/远点打开发动机推力来实现。
引力弹弓(Gravity assist)
飞行器通过天体的双曲线轨道,和天体的引力势井作用,改变速度的大小和方向。飞行器速度大小增加,速度方向朝着天体运行方向改变。更大的天体质量和更低的近点(Pe)会造成更大的改变。(不撞上去)
捕获
进入一个天体的引力范围。 sphere of influence (SOI)
机动节点
→ Main article: Maneuver node
在大地图里计划一个机动,预测点火burn以后的新轨道,以便更好的执行机动。
径向向内点火(Radial-in burn)
一次向着天体重心的点火 (与法线(Normal)和顺行(Prograde)都垂直). 它会逆时针转动轨道,直到低点(Pe)穿过天体重心。与径向向外点火相反( radial-out burn) 这是返回地面最快的方式,但不是最有效率的。
径向向外点火
一次向天体重心反方向的点火。它会顺时针转动轨道,直到低点(Pe)穿过天体重心。 与径向向内点火相反
再入(re-entry)

Template:参见

反向点火(retroburn)
向飞船前进的反方向点火推进,例如,把发动机喷口转向顺行方向,飞船头部对准逆行方向。这是一个常用的机动,可以在不改变其他轨道参数的情况下降低轨道速度。

物理

加速度(acceleration)
速度的改变率(位移对于时间进行一阶求导得到了速度,二阶求导得到了加速度)。加速度是矢量,单位为“米/秒2”(m/s2).
弹道轨迹(ballistic trajectory)
普通下落物体的轨道为抛物线,一般的天体轨道为椭圆,逃逸轨道为双曲线。在火箭飞行中,它就是指飞行器只受重力影响,本身没有任何动力(如推力)的飞行轨道。
速度改变量(Δv, delta-v)
飞行器速度的实际改变量或可能改变量。测量单位为米每秒(m/s)。质量增大在单位时间内会降低Δv,而增加推力可以在单位时间内提高Δv。这是一个有效计算推进效率的参量。例如,飞行器脱离Kerbin大气层并进入稳定轨道所需要的Δv大约是4,000 m/s。
定义为:
T 是推力,m 是实际的质量
无外力和方向变化时,其结果就是速度的变化:
如果以比冲计算的话:
能量(energy)
→ See also: Specific orbital energy on Wikipedia
在轨飞行器的能量是其动能和势能之和。势能的计算公式是 ,动能的计算公式是 ,这里G万有引力常量M是行星的质量,m是飞行器的质量,R是距行星中心的距离,而v就是飞行器的速度。则在轨飞行器的能量计算公式就是。无推动时能量和保持不变:接近轨道近拱点时,势能转化为动能。而经过近拱点之后,动能就开始向势能转化。总能量大于零,飞行器就进入逃逸轨道。
KSP中圆锥曲线近似的模拟轨道,体现了开普勒定律的基本概念。 椭圆是平面上到两个固定点(焦点)的距离之和为常数的点之轨迹。 其中一个焦点是天体的重心。 当飞行器向天体移动,飞行器的重力势能向动能转化。如果轨道是椭圆,当飞行器远离天体向另一个焦点移动,动能向重力势能转化。如果飞行器在两个焦点之间直线移动,远/近点刚好和两个焦点重合。在一个焦点上,重力势能为0,另一个焦点上动能为0。如果轨道正好是圆形,轨道上每一点都是远/近点.
还有一个特殊的量表示轨道能量 () ,但不考虑飞行器质量: , , .所有具有相同半长轴 (a)的轨道有相同的轨道能量。
逃逸速度(escape velocity)
脱离行星引力范围所需要的速度,其计算公式为 ,G是万有引力常量,M是行星的质量,r是行星半径。
g力(G-force)
g力是一个加速度的量度,不过其考虑了重力的影响。地球海平面测量得到的重力加速度约为9.81 m/s²,将此定义为1G。地球表面物体的加速度大约都是1G。如果某物体受到的加速度为2G,其重量增加一倍。在轨运行并关闭发动机的航天器处于自由落体状态,此时为0G。(严格来说他们还是受到了重力产生的加速度,只不过加速度是径向向内的,不过不计算在G力里。)
引力(gravity)
以物体的引力质量为力荷的力。本身非常微弱,只是那些质量很高的物体才能产生明显的引力,如行星、月亮等。其大小与物体中心距离的平方呈反比。所以距离增加到原先的两倍,其引力会降低到1/22=1/4。
引力井(gravity wall)
行星引力的作用范围。实际上这个区域是无限延伸的,但是由于引力会随着距离的增大急剧降低,其范围只是引力明显起作用的区域。但是采用圆锥曲线近似模拟的KSP里没有模拟出多个天体之间引力势井的影响。
轨道(orbit)
当某物体具有足够大的切线速度(而且其位于大气层之外,无明显的空气阻力减速时),它会绕行星运行,并且不会落向该行星,这个运动轨迹就是轨道。稳定的轨道都是椭圆形(偏心率在0和1之间,圆形轨道就是一个偏心率为零的椭圆轨道)。如果其切线速度大于逃逸速度,那么它的轨道就成为抛物线(偏心率正好为1)或双曲线轨道(偏心率大于1)。
比冲(specific impulse, Isp
比冲 Isp 是对一个推进系统的燃烧效率的描述。比冲越高,单位燃料所产生的推力越大。通常比冲的单位可以用来表示,不过其正确的物理学单位为 距离每单位时间,通常用 米每秒英尺每秒。为避免与速度的单位混淆,物理学上会把比冲除以地球(或Kerbin)表面的重力加速度(9.81 m/s²)再使用。这样比冲的单位就是。在公式中实际使用比冲时,它必须转化为正确的物理学单位——距离每单位时间,即再乘以地球(或Kerbin)表面的重力加速度(9.81 m/s²)。这种比冲值只是为了单位的转换,比冲并不随引力的变化而变化
比冲是推力和燃料流量的比值,所以有时候会以作为其单位。这只是另一种数学形式, ,而力是质量和加速度之乘积,即,所以在国际单位制下可以得到
作用范围(sphere of influence, SoI, SOI)
以该天体为主要引力源的球体范围。游戏中在特定天体的作用范围内的飞船只考虑该天体的引力。
切向速度(tangential velocity)
物体沿其飞行轨迹切线方向的速度分量。瞬时速度的方向永远是运动轨迹的切线方向。
推重比(thrust-weight-ratio, TWR)
→ See also: Thrust-to-weight ratio
飞船总质量与动力段所有发动机总推力的比值。若TWR>1,飞船可以完成加速和上升。若TWR<1,飞船是无法克服重力和低飞行高度空气阻力的,不过低 TWR 在太空或许可以足够保证飞行器的运动。因为飞船重量(W)与其所处位置的重力加速度(g)成正比,TWR也跟具体位置有关。Mün表面的重力加速度只是Kerbin表面重力加速度的16.6%,因此,TWRKerbin = 1相当于TWRMün = 6。
轨迹(trajectory)
轨迹是运动物体以时间为变量所得到的空间位置所组成的路径。
速度(velocity)
位移随时间的变化率。速度是矢量,单位为米每秒(m/s)。

另见