В этом ответе упоминаются три орбитальных аппарата газовых гигантов :
- Кассини — использует реактивные колеса и двигатели.
- Галилео — в основном управляется вращением космического корабля и двигателей.
- Juno — использует только двигатели, а также стабилизацию вращения.
и согласно New_Horizons Википедии ; Двигательная установка и управление ориентацией (не орбитальный аппарат газового гиганта)
Вопрос: Почему Кассини включил реактивные колеса, а другие нет?
Это сводится к следующему: сколько ресурсов космического корабля требуется для метода ориентации, который вы предлагаете использовать? И иногда существенную роль играют требования к наведению миссии.
Двигатели используют топливо. Реактивные колеса (и импульсные колеса) используют электроэнергию. Стабилизация вращения не использует ни того, ни другого, если вам не нужно перенаправлять космический корабль — но любой научный космический корабль потребует перенаведения, вопрос только в том, как часто.
С реактивными колесами количество используемой мощности зависит от массы космического корабля (фактически, его инерционного момента) и от того, насколько быстро вам нужно повернуться. Если вам это действительно нужно, вы можете заряжать батареи от источника электроэнергии (например, РИТЭГа), когда потребность космического корабля в энергии меньше, чем мощность источника, и дополнять этот источник энергией батареи, когда есть период высокого потребления энергии. .
Тем не менее, скорость вращения реактивного колеса обычно очень низкая из-за требований к электроэнергии. Если вам нужно повернуть очень быстро, подруливающие устройства справятся лучше. Но двигатели расходуют топливо. Если вы делаете много оборотов, вы можете сжечь много топлива, а это увеличивает массу космического корабля при запуске — он должен нести больше топлива.
Решение о том, какой подход использовать, обычно включает в себя инженеров, рассматривающих ожидаемый профиль миссии, особенно профиль переориентации (как часто? как далеко? как быстро?), чтобы увидеть, будет ли тот или другой использовать меньше ресурсов (например, массы) и они также взвешивают такие соображения, как то, как различные методы сочетаются с требованиями миссии. Например, если научные инструменты требуют очень точного и исключительно стабильного наведения, даже если система на основе двигателя может оказаться менее массивной, чем система на основе реактивного колеса, реактивные колеса более точны и стабильны, поэтому вы можете выбрать этот подход.
Космические корабли со стабилизированным вращением обычно имеют довольно небольшой общий угловой момент, поэтому небольшой угловой момент реактивных колес может прецессировать такой космический корабль очень и очень медленно. Двигатели обычно лучше подходят.
В случае с «Кассини» было два соображения, которые привели их к использованию реактивных колес: 1) они совершали много поворотов под большими углами, поэтому использование реактивных колес могло бы сэкономить много денег .массы топлива; и 2) прекрасное разрешение узкоугольной камеры Кассини (NAC) требовало исключительной стабильности наведения, которую лучше реализовать с помощью реактивных колес, чем с помощью отдельного набора небольших двигателей управления ориентацией. Под «отдельным набором» я подразумеваю, что у «Кассини» была система двигателей для грубого управления ориентацией и десатурации реактивного колеса, но минимальный импульс, который вы могли дать от них (от самой короткой возможной продолжительности горения, называемой «минимальным битом импульса») не будет сохраняйте наведение настолько стабильным, насколько это необходимо, поэтому для выполнения этого с помощью подруливающих устройств потребуется отдельный, меньший набор подруливающих устройств с гораздо меньшим минимальным битом импульса для обеспечения достаточно точного наведения.
Гоббс