¿Por qué Cassini tenía ruedas de reacción pero Galileo, Juno y New Horizons no?

Se reduce a: ¿cuántos recursos de la nave espacial requiere el método de control de actitud que propone utilizar? Y, a veces, los requisitos de orientación de la misión juegan un papel importante.

Los propulsores usan propelente. Las ruedas de reacción (y las ruedas de impulso) usan energía eléctrica. La estabilización de giro no usa ninguno de los dos, siempre y cuando no necesite volver a apuntar la nave espacial, pero cualquier nave espacial científica necesitará volver a apuntar, es solo una cuestión de con qué frecuencia.

Con las ruedas de reacción, la cantidad de energía utilizada depende de la masa de la nave espacial (en realidad, su momento de inercia) y de la rapidez con la que debe girar. Si realmente lo necesita, puede cargar las baterías con la fuente de energía eléctrica (como un RTG) cuando la demanda de energía de la nave espacial es menor que la capacidad de producción de energía de la fuente, y complementar esa fuente con energía de la batería cuando hay un período de alto consumo de energía. .

Aún así, sin embargo, las velocidades de giro de la rueda de reacción suelen ser muy lentas debido a los requisitos de energía eléctrica. Si necesita girar muy rápido, los propulsores lo hacen mejor. Pero los propulsores consumen propulsor. Si haces muchos giros, puedes quemar una gran cantidad de propulsor, y eso agrega más masa a la nave espacial en el momento del lanzamiento: tiene que transportar más propulsor.

La decisión sobre qué enfoque utilizar suele implicar que los ingenieros analicen el perfil de misión anticipado, en particular el perfil de reorientación (¿con qué frecuencia? ¿Qué tan lejos? ¿Qué tan rápido?) para ver si uno u otro implicaría un menor uso de recursos (como la masa) y también sopesan consideraciones tales como la forma en que las diferentes técnicas encajan con los requisitos de la misión. Por ejemplo, si los instrumentos científicos requieren una puntería muy precisa y exquisitamente estable, incluso si un sistema basado en propulsores podría terminar siendo menos masivo que un sistema basado en ruedas de reacción, las ruedas de reacción son más precisas y estables, por lo que puede elegir ese enfoque.

Las naves espaciales estabilizadas por giro suelen tener bastante momento angular total, por lo que los pequeños momentos angulares de las ruedas de reacción podrían preceder a dichas naves espaciales muy, muy lentamente. Los propulsores generalmente se ajustan mejor.

En el caso de Cassini , hubo dos consideraciones que los llevaron a usar ruedas de reacción: 1) estaban girando mucho en ángulos grandes, por lo que usar ruedas de reacción ahorraría muchode masa propulsora; y 2) la resolución exquisita de la cámara de ángulo estrecho (NAC) de Cassini requería una estabilidad de puntería exquisita, mejor implementada con ruedas de reacción que con un conjunto separado de pequeños propulsores de control de actitud. Por "conjunto separado" me refiero a que Cassini tenía un sistema de propulsores para el control de actitud aproximado y la desaturación de la rueda de reacción, pero el impulso mínimo que podría generar de ellos (desde la duración de encendido más corta posible, llamada "bit de impulso mínimo") no lo haría mantenga la puntería tan estable como desee, por lo que hacerlo con propulsores requeriría un conjunto de propulsores más pequeños y separados con un bit de impulso mínimo mucho más pequeño para proporcionar una puntería suficientemente precisa.