Uydu Formasyon Stability'i korumak için Reaksiyon Tekerleklerinin Rolü
Uydu formları - koordineli konfigürasyonlarda uçan birden fazla uzay aracının dosyaları – modern uzay operasyonlarının temel taşı haline gelmiş, tek bir uydunun asla elde edemeyeceğine dair hedefleri kırabilecektir. sentetik aperture radar interferometriden iklim kontrolü için seslendirmek için, bu formasyonlar, üye uydular arasındaki hassas pozisyonları ve yönelimleri korumak için güvenerek, en ufak bir sapma, bu tür hassasları nasıl keşfedecekleri teknolojiler arasında, bu tür hassasları keşfedecekleri her türlü önlemleri ve hareketleri nasıl genişletebileceklerdir.
Reaksiyon Wheel Teknolojisi
Bir reaksiyon tekerleği bir uydu üzerinde monte edilmiş bir uçan uç tekerlekli yatak. tekerleğin rotasyon hızı değişiklikleri – ya da hızlanan – tekerlekin eksenleri hakkında eşit ve tam bir tork deneyimi, Newton'un üçüncü yasasının, bu tonağın kütle merkezine göre dönen, tavırını değiştirmek (önemlendirme) Reziğe yol açan bir dört tekerlekli konfigürasyonda toplanabilen üç eksende. Ortak konfigürasyonlar, Newton'un üçüncü bir eksende toplanabilir veya dördüncü tekerlek artıda kırmızı bir söndürücüyü içerir.
İnşaat ve Özellikler
Modern reaksiyon tekerlekleri yüksek seviyeli bir DC motor, hassas yataklar (örneğin yüksek uç uygulamaları için manyetik yataklar), ve elektronik bir kontrol ünitesi. rotor genellikle bir çelik veya Tırık alaşımı gibi yoğun bir malzemeden yapılır ve yüksek güvenilirlik için maksimum hız depolama sağlar. Anahtar özellikler düşük Dünya yörüngesinde 10 yıldan fazla.
Momentum Yönetimi İlkeleri
Reaksiyon tekerlekleri momentum değişimi prensibi üzerinde çalışır. Uydu artı tekerleklerin toplam ivmesi, dış torkların yokluğunda sabit kalır. Tekerlekleri döndürerek, uydu gövdesi ters yönde döner.Ancak, kontrol bilgisayar, tekerlek hızında bir değişiklik yapar, uzay radyasyon baskısını yapar ve bir atmosfere sürüklenir, hedef tavrın gerektirdiğinde, tekerlekler nominal bir hızda geri gönderilir, tipik olarak sıfıra doğru, net bir şekilde sabit bir ivme sağlar.
Reaksiyon Tekerlekleri ve Formasyon Stability
Formasyon istikrarı, uyduların göreceli pozisyonları ve tutumlarını uzun süre boyunca sıkı toleranslar içinde sürdürme yeteneğine işaret eder. Örneğin, bir form uçan sentetik aperture radarı (SAR) örneğin:0)TanDEM-X) gibi görev, iki uydu yüksek çözünürlüklü dijital yükseklik modellerini üretmek için birkaç yüz metre temelsel bir ayırmalıdır.
Hassasiyet Kontrol
Reaksiyon tekerlekleri sürekli olarak modlanabilir düz, yüksek çözünürlüklü tork sağlar. Bu, küçük rahatsızlıklar için telafi edilen iyi düzeltmeler yapabilmeme olanak sağlar. aksine, itkiler, sert topaklama ve yakıt kullanımı için gerekli olan, sınırlı görev süresi. Manyetik torklar sadece Dünya'nın manyetik alanı ile etkileşime girebilir ve sınırlı tork üretebilir ve hızlı manevra için yetersiz reaksiyon tekerlekleri ideal dengeyi greve zorlayabilir.
Disturbance Rejeksiyon
Formasyonda Uydular çeşitli perturbing torklar ile karşı karşıya: yerçekimi gradient torklar yörünge pozisyonuyla değişir, güneş radyasyon basıncı uzay aracı yönlendirme ve yüzey özellikleri ile değişir ve atmosferik sürükleme, ancak küçük bir süre içinde reaksiyon tekerlekleri bu rahatsızlıklara tepki verebilir, böylece uzay aracının davranışını koruyabilir veya diğer eylemcileri sadece yörünge ayarlamaları veya desaturasyon için gereklidir.
Relative Attitude Synchronization
Birçok formasyon kavramında, uydular sadece kendi mutlak tavırlarını tutmamalıdır, aynı zamanda birden çok uydunun tutumlarını birbirine bağlayan bir formasyon görüntülemesinde, her uzay aracı aynı zamanda aynı hedefin aynı zamanda geometri değişiklikleri ile aynı şekilde düzeltilmesi gerekir.Rekreksiyon tekerlekleri, bu da birden fazla uydunun tutum durumlarını birbirine bağlayan kontrol yasaları için gerekli olan tutumlarını koordine eder.
Alternatif Akreatörler Üzerinde Avantajları
Reaksiyon tekerlekleri genellikle diğer tavır kontrol eylemcileri ile karşılaştırılır: iterler (kimyasal veya elektrik), kontrol an gyros (CMGs), ve manyetik torkçılar her biri nişe sahiptir, ancak formasyon stabilitesi için reaksiyon tekerlekleri farklı avantajları sunar.
Yakıt Verimliliği ve Misyon Yaşam
Depresiflerden farklı olarak, tepki tekerlekleri rutin tutum düzeltmeleri için kesintiye uğramaz.Bu uzun vadeli formasyon görevleri için çok önemlidir (genellikle 5-10 yıl). pervanantlar, son derece kaynaktır, uygulama kontrolü için kullanımınızı ölçmek, daha fazla yakıtın yörünge manevraları veya istasyon tutma tekerlekleri için rezerve edilmesi için rezerve edilmesi için daha fazla yakıt sağlar.For example, theETHFLT:0).
Parlaklık ve Jitter Performansı
Reaksiyon tekerlekleri sürekli, düşük tork torklar, yüksek çevikliklerin ihtiyaç duyduğu daha büyük bir uzay aracıyla karşılaştırıldığında, yapısal vibrasyonları ve degrad enstrümanı işaret ediyor. Kontrol an gyros, çok yüksek tork yetenekliken, aynı zamanda jimbal hareketlerinden vibrasyonu tanıtıyor ve genellikle yüksek çevikliği gerekli olan daha büyük bir uzay aracında kullanılıyor.
Reddans ve Siky
Tipik bir reaksiyon tekerleği, çoğu zaman dört tekerlekli bir piramitte veya bir skewed tekerlekle, Dünya'nın manyetik alanıyla ilgili tork sağlayarak kontrol otoritesini yeniden dağıtabilir, ancak düşük marjlarla kanıtlanmış bir çözüm sunar. CMGs daha karmaşık mekanizmalar gerektirir ve daha az hata-tolerant. Manyetik torklar, güvenilir olsa da, Dünya'nın manyetik alanı yönü hakkında tork sağlayabilir ve yüksek irtifalarda etkisizdir. Reaksiyon tekerlekleri kontrol yetkisini geri verebilir.
Sınırlamalar ve Mitigation Strategies
Yararlılarına rağmen, reaksiyon tekerlekleri zorluk çekmeden değildir. En iyi bilinen konu, doygunlukların ve termal etkilerin yer aldığı anlamına gelir.Dörtüncü torklar sürekli olarak tekerlek için ivme katarsa, sonunda en yüksek hıza ulaşır ve daha uzun süre toparlanmayan tonlara ulaşır.
Saturation and Desaturation Techniques
Satmak için, uydu takımları düzenli olarak aşırı ivme harcıyorlar. En yaygın yöntem, Dünya'nın manyetik alanına karşı bir tork oluşturmak için manyetik torklar (parçalışlar) kullanır. Düşük Dünya yörüngesi için, magnetorquerslar yüksek yörüngelerde (geostationary veya ötesinde), formasyondan kaçınmak için dikkatli kullanılmalıdır.
Titreşim ve Mikrojitter
Reaksiyon tekerlekleri, bir uzay aracı üzerindeki en büyük mekanik titreşim kaynakları arasındadır, çünkü yatakları ve rotor dengesizlikleri nedeniyle.Bu titreşimler hassas optik araçlar oluşturabilir. Mitigation, üretim sırasında dikkatli dengeleme içerir, vitrasyon izolasyon hatlarının kullanımı ve aktif vibrasyon iptal algoritmalarının uygulanması. Bazı ileri reaksiyon tekerlekleri mekanik temasları ortadan kaldırmak için manyetik yataklar, kuvvetle titreşimleri azaltmak için.For formasyon görevleri için nanometer-düşük optik yol stabilitesi gerektiren - önerilen gibi - önerilenLISALISA).
Asma Giyin ve End-of-Life Thinkations
Rejim tekerlekleri zamanından beri yıpranıyor, yüksek oranda sürtünmeye ve olaysal başarısızlığına yol açıyor. Çoğu tepki tekerlekleri milyarlarca devrim için çalışabilecektir. Ancak, başarısızlıklar hala ortaya çıkıyor - en ünlü örnek, devam eden yüksek hızlardan kaçınıyor (örneğin,)Kepler Uzay Teleskobu[DDDDDDDDDDDD) operasyonel yaşamları ortadan kaldırmak için manyetik yatakları veya hibrit yaklaşımlar kullanmak.
Gerçek Dünya Formasyon Uçan Misyonlar Reaksiyon Tekerlekleri Kullanıyor
Çeşitli görevler, oluşum istikrarındaki reaksiyon tekerleklerinin kritik rolünü göstermiştir. Aşağıda üç belirgin örnek vardır.
GRACE ve GRACE-FO
[FONT:0]Gravity Recovery ve İklim Deneyi (GRACE)[Dönetici:0)[FONTD:2)GACE-FO) ile her bir uydunun tutumunu iki katına çıkarmak için kontrol edilmelidir.Bu, iki uçluluktaki değişiklikleri takip ederek Dünya'nın yerçekimi alanından çok daha sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kullanılan bir şekilde kontrole ihtiyaç duyar.
TanDEM-X
[FONT=0]TanDEM-X[[Dönetici: 1) Görev (2010–gün) neredeyse aynı uydulardan oluşur (TerraSAR-X ve TanDEM-X) yakın bir formda uçuyor, genellikle 200-500 metre uzaktaki, onların amacı, küresel bir dijital yükseklik modelinin eşi benzeri olmayan bir doğrulukla üretilmesine olanak sağlar. Uydular, ayrıca göreceli yörünge fasingini kontrol ederken, görüntüleme tekerleklerini kontrol eder.
(İngilizce)
[FONT=0]PRISMA[[Dönetici:0] Görevi (2010), uçan ve yeniden şekillendirilmiş bir teknolojidir. Geleceğin otonom formlarının olgunluğunu ortaya koydu. PRISMA test edilmiş otonom form kontrol algoritmaları, GPS ve vizyon tabanlı sensörlerle birlikte yapılan tepki tekerlekleri kullanarak, yüksek doğrulukla karmaşık akraba manevralarını gerçekleştirmesine izin verdi.[değiştir | kaynağı değiştir]
Future Trends ve Revolving Role of Reaction Wheels
Uydu teknolojisi ilerledikçe, reaksiyon tekerlekleri, oluşum istikrarında yeni zorluklarla karşılaştırıldığında adapte edilir. Birkaç trend geleceği şekillendirmektedir.
CubeSats ve SmallSats için Miniaturizasyon
Küçük uyduların yükselişi, özellikle de 1U hacminde (% 0) ve Dünya gözlemi için donatılmış CubeSat formlarını, geleneksel görevlerin maliyetinin bir kısmındaki küçük bir tepkiye sahip olan yüzeylere (CubeSats) ulaşmaları ve 1-10 mNm· Net-band Interometry) etkinleştirilmesi için kullanılan bu CubeSat formlarını kullanarak, dijital görevler için kullanılan altı basamaklı sistemdeki küçük bir tepkileri gözlemleyecek.
Elektrikli Reaksiyon Tekerlekleri ve Hibrit Sistemler
Araştırmacılar, hem tork hem de enerji depolama için elektrikli motorları entegre eden reaksiyon tekerleklerini keşfediyorlar, örneğin, enerji reaksiyon tekerleklerini ) veya [[Dönetici kontrol ve enerji depolama sistemleri (ACES)). Bu, bir reaksiyon tekerleğinin ve bataryanın işlevlerini birleştirir, potansiyel olarak uzay aracının tasarımını basitleştirebilir ve genel verimliliğini artırabilirken, özellikle de kitlesel ve hacimlerin kısıtladığı küçük formasyonlar için.
Yüksek çözünürlük ve Low-Jitter Designs
Gelecekteki bilim misyonları aşırı işaretli gereksinimlere işaret ediyor – örneğin, 0,0)LISA[Dönetici Uzay Anteni) veya [[Döntgenlik[Dönemli[Dönemli Aşırı Gözlemciler) olarak, bu teknolojiler, daha önce hiç olmazsa olmaz olan hızlarda stabiliteyi korumak için söz konusu teknolojilere söz veriyor.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Reaksiyon tekerlekleri muhtemelen uydu formasyonunu korumak için en önemli bileşenidir.Kesinlikle, yakıt verimliliğine sahip olmak, yıllarca veya on yıllar boyunca çok koordineli desenlerde uçabilme yeteneğine sahiptir.Spektif manevralar ile ilgili olarak, reaksiyon tekerlekleri kendilerini GRACE, TanDEM-X ve PRISMA gibi operasyonel görevlerde kanıtlamıştır.