Terminology/de

In KSP gibt es viele Begrifflichkeiten bzgl. Orbits und Physik, die auf einen Nicht-Techniker verwirrend wirken können. Zusätzlich werden viele allgemeine Vorgänge mit wissenschaftlichen Begriffen oder Abkürzungen beschrieben.

Dieses Blatt soll ein zusammengefasstes Nachschlagewerk der notwendigsten Begriffe sein, um dir auf deinem Weg zum erfolgreichen Astronauten zu helfen!

Hilfreiche Begriffe

Mathematik & Geometrie

Kartesisches Koordinatensystem - benutzt X- und Y-Koordinaten (orthogonales Koordinatensystem)

Sphärisches Koordinatensystem (Polarkoordinaten - benutzt nur Winkel und Abstände

Elliptisch

Oval geformt, bezieht sich meist auf die Form eines Orbits.

Normalenvektor

Ein Vektor der senkrecht auf/zu einer Ebene steht.

Skalar

Ein Einzelwert ohne Richtung. Normalerweise folgt einem Skalar eine Maßeinheit, um zu beschreiben, welche Dimension der Skalar hat. Z.B. sind 3 m/s, 3 m,3 s skalar: sie besitzen Einheiten, die Geschwindigkeit, Strecke/Distanz bzw. Zeit angeben, haben aber keine Richtung.

Vector

Eine Kombination aus einer Richtung und einem Wert; z.B. ergeben Flugrichtung (engl. heading) und Geschwindigkeit zusammen einen Vektor. Wie ein Vektor ausgedrückt wird, hängt vom verwendeten Koordinatensystem ab, und wie viele Dimensionen mit einzubeziehen sind. <35°, 12> ist ein zweidimensionaler polarer Vektor, wohingegen <14, 9, -20> ein dreidimensionaler kartesischer Vektor ist. Es gibt zwar auch andere Koordinatensysteme, diese beiden sind aber die am häufigsten verwendeten.

<35°, 12> sieht aus wie ein 12 Einheiten langer Pfeil, der am Ursprung Null beginnt (der Winkel ist hier nicht von Belang, da es sich um einen Punkt ohne Länge handelt) und an einem Punkt 35° und 12 Einheiten von der Grundachse endet (normalerweise die x-Achse, positive Winkel laufen gegen den Uhrzeigersinn).

<14, 9, -20> sieht aus wie ein Pfeil beginnend am Ursprung (<0,0,0>) und endend an einem Punkt mit der x-Koordinate 14, der y-Koordinate 9 und der z-Koordinate -20.

Der Vorteil kartesischer Koordinaten ist, dass man den Endpunkt ganz genau kennt. Dafür ist es schwieriger, die Länge zu bestimmen, was im sphärischen Koordinatensystem kein Problem darstellt. Im sphärischen Koordinatensystem ist es hingegen schwieriger, die Position herauszufinden, da dazu Wissen über Trigonometrie wichtig ist.

Folgende physikalischen Eigenschaften sind alle Vektoren: Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft

Ein dreidimensionales Koordinatensystem benötigt:

• Einen Bezugspunkt (welcher dem Ursprung entspricht).
• 3  Achsen (Vektoren). Diese bestimmen die grundlegende Maßeinheit der Messung entlang einer Achse und in Richtung dieser Achse.
• Eine Kombination aus 3 Skalaren, die entweder Winkel oder Koordinaten sein können, um Punkte/Orte im Koordinatensystem zu beschreiben.

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Orbitale Begrifflichkeiten

Visualisierung der am häufigsten benötigten orbitalen Eigenschaften

Apoapsis

In einem elliptischen Orbit der Punkt, der am weitesten vom Planeten entfernt ist.

Periapsis

In einem elliptischen Orbit der Punkt, der am nächste am Planeten liegt.

Peri-* and Apo-*

Wenn über Orbits gesprochen wird, wird meistens das "-apsis" in Periapsis und Apoapsis durch etwas ersetzt, was sich auf den entsprechenden Planeten bezieht. Im Spiel werden -kee und -kerb beide häufig benutzt um Orbits um Kerbin zu beschreiben, woraus dann die Begriffe Perikee/Perikerb und Apokee/Apokerb entstehen.

Ascending Node (Aufsteigender Knotenpunkt)

Der Punkt an dem ein Orbit die gedachte Referenzebene (Ekliptik) nordwärts überschreitet. "Norden" ist hierbei auf die Orbitalebene der Referenzebene (also einem äquatorialem Orbit) bezogen.

Descending Node (Absteigender Knotenpunkt)

Der Punkt an dem ein Orbit die gedachte Referenzebene (Ekliptik) südwärts überschreitet.

Eccentricity (Exzentrizität)

Ein Skalar, der beschreibt wie kreisförmig ein Orbit ist.

• ecc = 0 → kreisförmiger Orbit.
• 0 < ecc < 1 → elliptischer Orbit.
• ecc = 1 → parabolischer Orbit - entspricht einem Fluchtkurs.
• ecc > 1 → hyperbolischer Orbit - entspricht einem Fluchtkurs.

Inclination (Inklination)

Der Winkel zwischen der Orbitalebene in Relation zur Referenzebene (z.B. würde ein Orbit mit einer Inklination von 90° zur äquatorialen Referenzebene polar genannt werden, da er senkrecht auf der Referenzebene "steht" und über die Pole verläuft).

Low Kerbin Orbit (Niedriger Kerbin Orbit)

Auch bekannt als LKO. Ein "niedriger Orbit" existiert für die meisten Himmelskörper mit einem Gravitationsfeld und beschreibt einen Orbit, der niedrig aber stabil und außerhalb der Atmosphäre ist. Niedrige Orbits sind Zwischenstationen nach dem Aufstieg und vor dem Beginn von Rendezvous-Manövern mit anderen Objekte (Planeten/Schiffen), da das Austrittsmanöver aus der Bahn zu jedem beliebigem Zeitpunkt im Orbit vollzogen werden kann. Ein Vorteil eines niedrigen Orbits ist darüberhinaus, dass es im Vergleich zum sofortigen Erreichen eines höheren Orbits von der Oberfläche aus, weniger Treibstoff benötigt.

Zenith (Zenit)

"Oben" in Bezug auf oberflächenbasierte Koordinaten. Der Zenit entspricht normalerweise der Richtung in die die Rakete auf der Abschussrampe zeigt, aka: "der höchste Punkt im Himmel".

Nadir

gegensätzliche Richtung zum Zenit.

Orbital Nodes (Orbitaler Knotenpunkt)

Spezifische Referenzpunkte in jedem Orbit, wie z.B. Apoapsis, Periapsis, Schnittpunkte mit anderen Orbits usw.

Orbit Normal (Orbitalnormale)

Ein Normalvektor der Orbitalebene. Er kann berechnet werden durch Überkreuz-Multiplikation der Geschwindigkeit eines Schiffes und der Gravitation. Da er der "Rechte Hand"-Regel folgt, zeigt er für ein Schiff, dass sich gegen den Uhrzeigersinn auf einem Orbit bewegt nach "oben" und für ein Schiff, das sich im Uhrzeigersinn auf einem Orbit bewegt nach "unten". "Oben" wird oft auch als "Norden" oder "N+" bezeichnet und "unten" dementsprechend als "Anti-Normal", "Süden" oder "N-".

Orbital Plane (Orbitalebene)

Eine imaginäre Ebene (Scheibe) die vom Orbit eines Objektes um einen Körper beschrieben wird (wird normalerweise beim Beschreiben von Inklinationen benutzt).

Prograde (Prograd)

Die "direkte" Richtung eines Orbits. Da Orbits elliptisch sind, handelt es sich hierbei eigentlich um die Tangente eines Orbits an dem Punkt, an dem sich ein Schiff befindet.

Retrograde (Retrograd)

Die Umkehrung von "prograd", quasi "rückwärts".

Reference Plane (Referenzebene)

Jede Ebene, die als Referenz zum Beschreiben des aktuellen Orbits herangezogen wird. Für Orbits um einen Planeten ist dies meist die Äquatorialebene. Wenn mehrere Himmelskörper in einem Sonnensystem involviert sind kann die Ekliptikebene (meist nur Ekliptik genannt) genutzt werden. Um einen anderen, sich im Orbit befindenen Himmelskörper abzufangen wird normalerweise dessen Orbitalebene benutzt. Eine Orbitalebene kann vollkommen beschrieben werden durch die Parameter Inklination und die geografische Länge des aufsteigenden Knotenpunktes relativ zur Referenzebene.

Semi-major axis (große Halbachse)

Die große Achse bezeichnet die längere Achse einer Ellipse und die große Halbachse ist demnach die Hälfte davon. In KSP wird die große Halbachse durch ${\text{sma}}={\text{radius}}+{\frac {Ap+Pe}{2}}$ berechnet. Sie ist der Durchschnitt der Apoapsis und der Periapsis berechnet relativ zum Zentrum des Himmelskörpers. Da beide relativ zur Oberfläche des Körpers sind, muss der Radius des Körpers hinzu addiert werden. Alle Orbits mit der gleichen großen Halbachse habe die gleiche Umlaufzeit unabhängig von ihrer Exzentrizität.

Sub-Orbital

Beschreibt einen Orbit, bei dem die Periapsis im Himmelskörper liegt, was schlussendlich zu einem Aufschlag auf dem entsprechenden Körper führt.

Thrust-Weight-Ratio (Schub-zu-Gewicht-Verhältnis)

Im Englischen auch kurz TWR. Das Verhältnis zwischen der Gesamtmasse eines Schiffes und dem verfügbaren Schub aller Triebwerke. Ein TWR > 1 bedeutet dabei, dass genug Schub vorhanden ist um abzuheben und aufzusteigen. Ein TWR < 1 bedeutet hingegen, dass nicht genug Schub vorhanden ist um Schwerkraft und Luftwiderstand zu überwinden. Ein TWR < 1 kann im Weltraum hingegen genügen.

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Weltraum-Manöver

Atmospheric Braking (Atmosphären-Bremsen)

→ Hauptartikel: Aerobraking

Verringerung der Periapsis, so dass sie innerhalb der Atmosphäre liegt. Dies führt zum Abbremsen des Schiffs durch den Luftwiderstand. Das Manöver kann zum Wiedereintritt genutzt werden (siehe unten) oder um Treibstoff/Brennzeit bei signifikanten Veränderungen des Orbits zu sparen.

Burn (Antriebszündung)

Zündung und Betrieb der Antriebe, normalerweise um die Flugbahn zu ändern.

Circularizing (Erreichen eines Kreisförmigen Orbits)

ein Manöver, nach dem die Exzentrizität eines Orbit gleich Null oder nahe Null ist. Dies wird normalerweise durch eine (rückwärtige) Antriebszündung nahe einer Apsis erreicht.

Re-entry (Wiedereintritt)

Wiedereintritt in die Atmosphäre und Ausnutzung des Luftwiderstands um eine bodenweisende Flugbahn zu erreichen. Dies bedeutet im Normalfall eine große Hitzebelastung für das wiedereintretende Objekt, da das Schiff ausreichend Geschwindigkeit benötigt um von der Atmosphäre nicht in den Weltraum zurückgeworfen zu werden (Abprallen). Der Wiedereintritt ist zurzeit nur teilweise mit Effekten umgesetzt. Hitze und dagegen einsetztbare Hitzeschilder und Radiatoren (Kühlkörper) wurden mit der Version 1.0 eingeführt, das Abprallen lässt sich mit Mods simulieren.

Retroburn (rückwärtige Antriebszündung)

Eine "rückwärts" gerichtete Antriebszündung, z.B. mit den Antrieben prograd und der Nase retrograd (daher der Name) zeigend . Dies ist ein häufig benutztes Manöver um die Höhe eines Orbits ohne Änderung anderer orbitaler Parameter zu verringern.

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Physik

Acceleration (Beschleunigung)

Rate der Änderung der Geschwindigkeit. Beschleunigung ist ein Vektor, der in "m/s²" gemessen wird.

Ballistic trajectory (Ballistische Flugbahn)

Die Flugbahn eines fallenden Objektes ist ballistisch. In der Raketentechnik bedeutet dies normalerweise, dass das in Frage kommende Objekt nur von der Gravitation beeinflusst wird und selbst keine Kraft (z.B. Schub) ausübt.

Delta-v (Δv)

Die Änderung der Geschwindigkeit, die vom Raumschiff ausgeübt wurde/werden kann, gemessen in Meter pro Sekunde (m/s). Mehr Masse kann das Delta-v heruntersetzen, wohingegen mehr Antriebskraft es erhöhen kann. Es ist ein nützlicher Wert um die Effizienz einer Startstufe zu bestimmen, da eine Startstufe z.B. ca. 4000 m/s Delta-v benötigt um die Atmosphäre von Kerbin zu verlassen und einen stabilen Orbit zu erreichen.

Energy (Energie)

Die Energie eines Objektes im Orbit ist die Summe seiner potentiellen und kinetischen Energie. Potentielle Energie ist $E_{p}=-{\frac {G\cdot M\cdot m}{R}}$ und kinetische Energie $E_{k}=-{\frac {1}{2}}\cdot m\cdot v^{2}$ wobei G die Gravitationskonstante, M die Masse des Planeten, m die Masse des Objektes, R die Distanz vom Zentrum des Planeten und vdie Geschwindigkeit ist. Es gilt $E_{k}=-{\frac {1}{2}}\cdot m\cdot v^{2}-{\frac {G\cdot M\cdot m}{R}}$. Wenn die Energie größer als Null ist, befindet sich das Objekt auf einem Fluchtkurs. Alle Objekte mit der selben großen Halbachse haben auch die selbe Energie.

Escape Velocity (Fluchtgeschwindigkeit)

Die Geschwindigkeit, die benötigt wird, um dem Gravitationsfeld eines Planetens zu entkommen.

g-force (G, G-Kraft)

Größe der von der Gravitation der Erde auf Meereshöhe ausgeübten Beschleunigung. Somit entspricht 1 G etwa 9.81 m/s². In anderen Worten, auf einen auf der Erde auf Meereshöhe stehenden Menschen wirken 1 G ein. 2 G entspricht dann der zweifachen Gravitationskraft auf Meereshöhe, usw. In einem Orbit um einen Himmelskörper und ohne ein laufendes Triebwerk beschleunigt diese nicht und es wirken 0 G auf dieses Objekt, sodass dort Schwereloskeit herrscht.

Gravity (Gravitation)

Die Kraft, die von allen massereichen Objekte ausgeübt wird. Eher schwach. Allgemein haben nur Objekte mit großer Masse, z.B. Monde und Planeten, einen wahrnehmbaren Effekt. Nimmt mit dem Quadrat der Entfernung vom Zentrum der Masse ab. Ein doppelt so weit entferntes Objekt unterliegt also nur 1/2² = 1/4 der Gravitation.

Gravity Well (Gravitations- bzw. Schwerkraftfeld)

Die Region um einen Planeten, die von der Gravitation des Planeten beeinflusst wird. Diese dehnt sich theoretisch bis in die Unendlichkeit aus, da aber die Gravitation über die Entfernung exponentiell abnimmt, ist Gravitation nur in der Einflusssphäre des Planeten signifikant.

Orbit

Wenn ein Objekt eine ausreichende tangentiale Geschwindigkeit besitzt (und sich außerhalb der Atmosphäre befindet, so dass es nicht vom Luftwiderstand abgebremst werden kann), so dass es konstant am Planeten "vorbeifällt" (ohne die Oberfläche zu berühren), dann wird dies Orbit genannt. Stabile Orbits sind elliptisch (ein kreisförmiger Orbit ist eine Ellipse mit der Exzentrizität 0). Wenn die tangentiale Geschwindigkeit eines Objektes die Fluchtgeschwindigkeit überschreitet, ist sein Orbit entweder para- oder hyperbolisch.

Specific Impulse (Spezifischer Impuls, I_sp)

Der spezifische Impuls gibt an, wie effektiv ein Raketentriebwerk ist. Umso höher der I_sp ist, umso größer ist die Schubkraft mit der gleichen ausgestoßenen Treibstoffmenge. Der I_sp wird normalerweise in Sekunden angeben, dabei ist die physikalisch korrekte Einheit Strecke pro Zeit, wofür normalerweise die Einheiten Metern pro Sekunde oder Fuß pro Sekunde verwendet werden. Um zu verhindern, dass die falsche Einheit genommen wird, wird der physikalisch korrekte I_sp (in Strecke/Zeit) mit der Schwerbeschleunigung der Erde/Kerbin (9.81 m/s²) dividiert. Der dadurch berechnete Wert hat dann die Einheit Sekunden. Um den I_sp in Formeln zu verwenden, muss dieser wieder zurück in Strecke pro Zeit umgerechnet werden. Dazu wird der I_sp wieder mit der Schwerebeschleunigung multipliziert. Da die Schwerebeschleunigung nur verwendet wird, um zwischen zwei Werten umzurechnen ändert sich der spezifische Impuls nicht wenn sich die Schwerebeschleunigung ändert.

Sphere of influence (Einflusssphäre)

Der Radius um einen Himmelskörper, in dem seine Gravitation nicht vernachlässigbar ist. Dies wird im Englischen üblicherweise als SoI/SOI abgekürzt.

Tangential velocity (Tangentiale Geschwindigkeit)

Geschwindigkeit, die auf einer gedachten Senkrechten zur Flugbahn erreicht wird. Die Momentangeschwindigkeit - Geschwindigkeit wenn die Messdauer 0 s erreicht - ist immer tangential zur Flugbahn.

Trajectory (Flugbahn)

Eine Flugbahn ist ein Pfad, an dem sich bewegende Objekte sich durch den Weltraum bewegen. Dabei handelt es sich um eine Funktion der Zeit.

Velocity (Geschwindigkeit)

Die Rate der Änderung der Position/des Ortes. Setzt sich zusammen aus Geschwindigkeit und der Richtung. Geschwindigkeit ist ein Vektor, gemessen in Meter pro Sekunde (m/s).

Siehe auch

• Tutorials