¿Existe un método existente de alineación automática de propulsores?

Cualquier sistema de propulsión que utilice propulsor tendrá dificultades para cumplir este objetivo. A medida que se consume propulsor, el centro de masa cambia (el propulsor contribuye al centro de masa). Podría diseñar un sistema de propulsión con un tanque propulsor esférico, que está alineado con el centro de la nave espacial, negando así el efecto de la pérdida de combustible en el CoM, sin embargo, eso aún requeriría que diseñe su nave espacial con cero productos de inercia. Si alguna vez ha intentado una configuración satelital completa, hasta los tornillos y tuercas, entonces sabrá lo difícil que es obtener ceros para los productos de inercia (sugiero que es casi imposible ser completamente cero: inconsistencias materiales, etc.).

Sin embargo, me vienen a la mente dos de los métodos. Primero tienes cosas como las velas solares, que no necesitan propulsor de la nave espacial y, en teoría, siempre que estén alineadas perpendicularmente al vector de fuerza del sol, deberían experimentar una fuerza constante sobre la superficie (flujo de partículas solares en direcciones de la la longitud y el ancho de la vela deben ser simétricos con respecto al centro de la vela). Entonces, todo esto requiere que diseñes tu nave espacial para que tenga un centro de masa directamente alineado con el vector de fuerza solar.

El otro pensamiento que me vino a la mente fue una nave espacial estabilizada por rotación. Si está realizando una quema continua de larga duración, mitiga cualquier parte de la quemadura que no esté a lo largo del vector de momento angular de precombustión. Entonces, si quiere ir directamente hacia adelante y no cambiar el momento angular, gire. Cambie su momento angular para negar cualquier cambio accidental en su momento angular.

Puede montar el propulsor en un cardán y usar pares de perturbación para alinearlo. Los vehículos de lanzamiento a menudo cardan la boquilla para este propósito.

Puedo describir el método que alguna vez existió y que se usó en el transbordador orbital. Se realizaron grandes cambios orbitales utilizando los 2 motores del Sistema de maniobra orbital (OMS) (6000 lbf cada uno). Estos motores fueron cardanizados y posicionados por un conjunto de actuadores cardán eléctricos para mantenerlos apuntando a través del CG del Orbiter. El gimbaling fue manejado por el piloto automático digital (DAP) como se describe aquí :

Para el período de empuje OMS, el estado orbital (posición y vector) es producido por la navegación que incorpora velocidades delta de unidad de medida inercial durante el vuelo motorizado y de cabotaje. Este estado se envía a la guía, que utiliza entradas de objetivos a través del CRT para calcular los comandos de dirección de empuje y la actitud comandada para el control de vuelo y los parámetros de empuje para la pantalla CRT. El control de vuelo convierte los comandos en ángulos de cardán del motor OMS (control de vector de empuje) durante un período de empuje automático. El control del vector de empuje OMS para el empuje normal de dos motores se ingresa presionando el indicador de luz del botón automático DAP orbital con ambos RHC dentro de los retenes del software. El control de vector de empuje manual OMS para ambos motores OMS se ingresa presionando el indicador de luz del botón DAP del hombre orbital o moviendo el mando del comandante o del piloto. s RHC fuera de tope; la tripulación de vuelo proporciona los comandos de velocidad al sistema TVC en lugar de orientación. Las solicitudes de rotación manual del RHC son proporcionales a las desviaciones del RHC y se convierten en ángulos de cardán. El empuje OMS en cualquier caso se aplica a través del centro de gravedad de la nave espacial.

Descifrado de siglas: CRT = tubo de rayos catódicos, la pantalla de la tripulación (este manual es antiguo), RHC = controlador manual giratorio, también conocido como joystick, TVC = control de vector de empuje

Si desea leer más sobre el OMS en sí, eso es aquí .