Entiendo que la ISS está usando giroscopios (CMG) para mantener su actitud. Al mismo tiempo, entiendo que la ISS mantiene una actitud constante con respecto a la Tierra, es decir, su eje Z siempre apunta hacia el centro del planeta. Dada la velocidad de la estación, significa que la ISS tiene que cambiar continuamente su actitud con una velocidad de 4 grados por minuto (ver 1 ).
Aquí es donde me estoy perdiendo algo. Los giroscopios, por definición, mantienen cierta actitud. Al estar estabilizada por giroscopios, ¿no debería la estación estar siempre en la misma posición "absoluta", lo que significaría que tiene que estar girando en relación con la Tierra?
El término "giroscopio" es un poco general y se aplica a dos dispositivos en el contexto de la orientación de la nave espacial: un sensor de giroscopio y un giroscopio de control de momento . Un sensor de giroscopio mide la velocidad de rotación de la nave espacial, mientras que un giroscopio de momento de control controla la velocidad de rotación (generando un par).
Las naves espaciales como la ISS requieren un sistema de control de actitud completo que utiliza mediciones de sensores para estimar la orientación real, compararla con la orientación deseada y luego aplicar el par requerido. La respuesta a su pregunta radica realmente en cómo define esa orientación deseada . Sí, la ISS gira para alinearse con la Tierra, pero también se controla para mantener la orientación deseada. No hay problema en que la orientación deseada esté cambiando, no necesita estar estabilizado en una "cierta actitud" cuando usa giroscopios. Puede rastrear fácilmente una actitud deseada de giro usando giroscopios, y también puede rastrear un objetivo en movimiento con un giro cambiante.
Permítanme agregar:
La ISS sin giroscopios seguiría la primera ley de movimiento rotatorio de Newton: mantener su giro; si la velocidad de giro es de 1 revolución por período orbital, mirará hacia la Tierra con el mismo lado en todo momento.
Los CMG con eje perpendicular al plano de rotación no se verían afectados, manteniendo su velocidad; su par no actúa en ese plano si su velocidad no cambia.
Sin embargo, los CMG con eje en el plano de rotación ejercerían un par potente si solo se giraran hacia arriba: voltear un giroscopio giratorio boca abajo en un arco recto requiere bastante fuerza.
Pero no es necesario voltearlos. Los CMG están cardanizados. Entonces, mientras la estación gira (simplemente siguiendo su propia inercia de giro), los CMG que ejercerían un par, permanecen en una orientación fija, deslizándose en sus cardanes en relación con la estación. Solo cuando es necesario cambiar el giro de la estación, los motores de los CMG y los motores de sus cardanes se activan para proporcionar el par deseado; fuera de eso, solo tienen en cuenta la fricción/pérdidas.
ISS utiliza una actitud de equilibrio de par que, por definición, requiere la entrada mínima de los giroscopios de momento de control. http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20100024204_2010020499.pdf
Los cuatro giroscopios de control de momento emplean un diseño de cardán doble que permite que el eje de giro mantenga una orientación adecuada que no está fija en el marco de referencia de la estación. Aunque no suele ser 'libre para girar', esto permite que los motores eléctricos creen un par actuando contra el vector de impulso del eje de giro.
El controlador de software utiliza los motores para superar los "pares de resistencia" para mantener la estación estable y rotando para seguir el movimiento orbital alrededor de la tierra. En efecto, la estación utiliza la energía del sol para accionar los motores y generar los pares necesarios para vencer la resistencia y mantener la orientación en órbita. El eje Z de la estación apunta a lo largo de la línea radial hacia la tierra. Los ocupantes obtienen la mejor vista del planeta a lo largo de la órbita.
adam davis
UH oh