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為什么人造衛星在太空不會(huì )隨意翻滾
人造地球衛星指環(huán)繞地球飛行并在空間軌道運行一圈以上的無(wú)人航天器。簡(jiǎn)稱(chēng)人造衛星。下面是小編為大家整理的為什么人造衛星在太空不會(huì )隨意翻滾,僅供參考,歡迎閱讀。
人造衛星在太空中飛行,會(huì )受到殘余空氣動(dòng)力、微流星撞擊力、地球扁圓度引起的不均勻引力、太陽(yáng)輻射壓力,以及衛星內部的運動(dòng)機構(如彈簧、發(fā)動(dòng)機)等干擾力的影響,導致衛星的姿態(tài)甚至軌道發(fā)生變化。另外,每種衛星都有自己特定的任務(wù),在飛行時(shí)對它的飛行姿態(tài)都有一定的要求。比如,通信衛星上的拋物面天線(xiàn)和對地觀(guān)測衛星上的相機要始終對準地面,太陽(yáng)觀(guān)測衛星上的望遠鏡要一直對準太陽(yáng)。為此,衛星上裝有姿態(tài)控制和軌道控制分系統。
所謂衛星的姿態(tài)控制就是控制衛星的飛行姿態(tài),保持姿態(tài)軸的穩定,并根據需要改變姿態(tài)軸的方向。由于各種干擾,衛星在空間的姿態(tài)角和姿態(tài)角速度往往會(huì )偏離設計值,這時(shí)就要進(jìn)行控制和調整。
衛星的姿態(tài)控制分系統有被動(dòng)和主動(dòng)兩種。其中,被動(dòng)控制系統的控制力不需要消耗衛星上的能源,而是用衛星的動(dòng)力特性或空間環(huán)境力矩來(lái)提供,主要有自旋穩定等方式。主動(dòng)控制系統是根據姿態(tài)誤差(測量值與標稱(chēng)值之差)形成控制指令,產(chǎn)生控制力矩,實(shí)現姿態(tài)控制。它主要采取飛輪控制和噴氣控制等方式,可對衛星進(jìn)行三軸穩定控制,這種方式被目前多數衛星采用。
自旋穩定方式是通過(guò)衛星繞一個(gè)軸自旋來(lái)保持穩定。簡(jiǎn)單地說(shuō),其原理與旋轉的陀螺類(lèi)似:高速旋轉可以保持物體的轉軸方向不變。早期的衛星大多采用這種簡(jiǎn)單的控制方式。在衛星表面沿切線(xiàn)方向對稱(chēng)地裝上小火箭發(fā)動(dòng)機,需要時(shí)就點(diǎn)燃小發(fā)動(dòng)機,產(chǎn)生力矩,使衛星旋轉起來(lái),也可由末級運載火箭起旋。高速旋轉的衛星,其自轉軸在空間的指向就會(huì )保持不變。
三軸穩定方式是對衛星相互垂直的三個(gè)軸都進(jìn)行控制,不允許任何一個(gè)軸產(chǎn)生超出規定值的轉動(dòng)和擺動(dòng)。實(shí)現衛星三軸姿態(tài)控制的系統一般包括姿態(tài)敏感器、姿態(tài)控制器和姿態(tài)執行機構三部分。姿態(tài)敏感器有慣性敏感器、地球敏感器、太陽(yáng)敏感器、星敏感器等,用于察覺(jué)和測量衛星的姿態(tài)變化,即衛星沿各個(gè)軸的轉動(dòng)角度、轉動(dòng)角速度有多大,是否超出規定的范圍。
姿態(tài)控制器用于把姿態(tài)敏感器送來(lái)的衛星姿態(tài)角變化值的信號,經(jīng)過(guò)一系列比較、處理,產(chǎn)生控制信號輸送到姿態(tài)執行機構。姿態(tài)執行機構則根據姿態(tài)控制器送來(lái)的控制信號產(chǎn)生力矩,使衛星姿態(tài)恢復到正確的位置,常用的執行機構有反作用飛輪和推力器。當衛星的姿態(tài)處于所要求的姿態(tài)時(shí),飛輪保持勻速旋轉;如果衛星偏離了某一位置,飛輪加速或減速,產(chǎn)生一個(gè)相反方向的力矩,使衛星回復到所要求的姿態(tài)位置。衛星三個(gè)軸向各設置一個(gè)這樣的飛輪,就能控制衛星三個(gè)軸方向的姿態(tài)。也可以在衛星三個(gè)軸的方向安置若干個(gè)小的推力器,一旦衛星偏離所要求的姿態(tài),相應方向的推力器就會(huì )噴出氣體,產(chǎn)生推力,使衛星回到所要求的姿態(tài)位置。
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