En los comentarios y enlaces debajo de la pregunta ¿Cómo sabe Curiosity cómo apuntar y mover su antena de alta ganancia en tiempo real? se menciona un girocompás.
Soy consciente de que los giroscopios pueden usarse para medir cambios de actitud, es decir, rotaciones, y que las brújulas convencionales pueden usarse para medir la actitud con respecto a un campo magnético externo.
Pero, ¿qué es una brújula giroscópica, según qué principio funciona y cómo podría usarse en el contexto de un rover planetario?
Los planetas giran. Coloque un giroscopio preciso sobre una mesa y podrá observar fácilmente la rotación de la tierra.
Un giroscopio de 3 ejes mide el eje de rotación y la velocidad angular a su alrededor. La velocidad angular es bastante poco importante ya que es una cantidad conocida de todos modos (tierra: 360°/24h), pero el conocimiento del eje de rotación demuestra ser valioso:
La componente horizontal del eje de rotación es la dirección norte-sur.
Su elevación (en grados por encima o por debajo del horizonte) es su latitud.
Para utilizar un giroscopio como brújula, el vehículo debe permanecer inmóvil durante varios minutos y el planeta debe tener suficiente rotación.
Una brújula giroscópica monta un giroscopio de una manera particular para que su eje (eventualmente) se autoalinee con el eje de rotación del planeta, por ejemplo, la Tierra. De esta manera, obtiene una indicación independiente del norte verdadero.
No depende de un campo magnético, que podría ser útil, por ejemplo, en Marte.
Funciona porque el planeta gira y lleva la montura. Si los ejes del planeta y del girocompás ya son paralelos, genial. De lo contrario, la rotación diaria de la caja aprieta el girocompás para alinearlo. En la Luna, con sus días largos y por lo tanto una rotación lenta, esto podría no funcionar bien.
Tenga en cuenta que esto es diferente de la idea habitual del giroscopio inercial "apunta en una dirección constante": una brújula giroscópica deliberadamente no hace eso, sino que gira su eje para que esté orientado hacia el norte.
Gyrocompass es un tipo de brújula no magnética. Es similar en principio al giroscopio pero no igual. El principio es la precesión giroscópica.
Definitivamente se puede usar el giroscopio/brújula giroscópica para obtener una actitud tosca.
Si se encuentra en una latitud y longitud particulares, se puede calcular el vector de dirección de rotación que se mediría en el marco NEU local. Después de eso, se trata de encontrar la rotación que alineará el vector de dirección de rotación observado con el calculado. Esta es tu actitud en el marco Mars Center Mars Fixed. Esta información debe combinarse con el tiempo absoluto verdadero (o ángulo sideral) para obtener la actitud inercial.
Un péndulo de Foucault proporciona una buena demostración del efecto de la rotación que puede ser capturado por giroscopios a bordo.
Ejemplo de un péndulo de Foucault en el video El profesor de Dartmouth discute el péndulo de Foucault
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steve linton