Как работает гравитационно-градиентная стабилизация?

Я понимаю, что существует стабилизирующая сила из-за гравитационного градиента. В чем я не уверен, так это в части стабилизации. Как это работает?

Мне кажется, что эта приливная сила заставит корабль раскачиваться взад-вперед вокруг стабильного направления, как маятник. Что гасило бы это колебание?

Ответы (1)

Этот ответ и отличная статья «Стабилизация гравитационного градиента спутников Земли» объясняют, что вам нужно использовать какой-то демпфер, где трение или другие процессы с потерями медленно поглощают энергию вращения, как замедляется маятник с потерями.

Одно предостережение заключается в том, что в конечном состоянии космический корабль фактически вращается один раз каждый раз, когда он вращается вокруг Земли, так что одна сторона космического корабля всегда указывает в направлении надира.

См. также этот ответ и обширную серию комментариев ниже.

Это можно сделать, например, с грузом на стреле с пружиной и демпфером или с течением вязких жидкостей в изогнутых трубах.

Градиент гравитации служит двум целям:

  1. Обеспечьте несимметричную прибегающую силу, чтобы скорость вращения космического корабля имела неравномерную или колебательную составляющую. Это заставляет демпфер двигаться вперед и назад на каждой орбите, чтобы создать трение.
  2. Определите конечное состояние ориентации/отношения с наименьшей энергией (всегда направленное вниз по орбите), когда демпфер закончил поглощать энергию вращения. Это занимает порядка дней или недель, но сильно зависит от деталей дизайна.

С другой стороны, угловой момент вращения космического корабля постоянно колеблется (обменивается) с угловым моментом Земли относительно центра масс Земли и космического корабля в часовой шкале времени, поэтому нет проблем с законом сохранения. .

Это довольно спартанский ответ; не стесняйтесь добавлять ссылки на другие применимые ответы или ссылки или добавлять другой ответ, который иллюстрирует некоторые конкретные механизмы демпфирования.
«Угловой момент вращения космического корабля, с другой стороны, постоянно качается (обменивается) вперед и назад с угловым моментом вращения Земли». Действительно ли это вращение Земли? Я имею в виду, что гравитационная сила является радиальной, поэтому она не может вращать Землю (если мы предположим, что это идеальная сфера). Я думаю, что это орбитальный угловой момент, не так ли?
@ Кальмариус, это другая приливная сила . Я обновил это предложение, спасибо!
Итак... в основном стабилизируют космический корабль, нагревая его. Довольно круто :-)
@EverydayAstronaut, верно!
Как работает гравитационно-градиентная стабилизация?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v