Управление ориентацией космического корабля
Управление ориентацией космического корабля — это процесс управления ориентацией космического корабля (транспортного средства/спутника) относительно инерциальной системы отсчета или другого объекта, такого как небесная сфера , определенные поля, близлежащие объекты и т. д.
Для управления положением транспортного средства требуются датчики для измерения ориентации транспортного средства, исполнительные механизмы для приложения крутящих моментов, необходимых для ориентации транспортного средства в желаемое положение, и алгоритмы для управления исполнительными механизмами на основе (1) измерений датчика текущего положения и (2) спецификации желаемого положения. отношение. Интегрированная область, изучающая комбинацию датчиков, приводов и алгоритмов, называется наведением, навигацией и контролем (GNC).
Положение космического корабля обычно необходимо стабилизировать и контролировать по целому ряду причин. Часто это необходимо для того, чтобы антенна космического корабля с высоким коэффициентом усиления могла быть точно направлена на Землю для связи, чтобы бортовые эксперименты могли выполнить точное наведение для точного сбора и последующей интерпретации данных, так что нагревающие и охлаждающие эффекты солнечного света и тени могут быть разумно использовать для теплового контроля, а также для наведения: короткие маневры движения должны выполняться в правильном направлении.
Как у стабилизации вращения, так и у трехосевой стабилизации есть свои преимущества и недостатки. Корабль со стабилизированным вращением обеспечивает непрерывное размашистое движение, которое желательно для инструментов поля и частиц, а также некоторых оптических сканирующих инструментов, но им могут потребоваться сложные системы для подавления вращения антенн или оптических инструментов, которые должны быть направлены на цели для научных наблюдений или связи с Землей. Корабль с трехосным управлением может наводить оптические инструменты и антенны без необходимости их вращения, но им, возможно, придется выполнять специальные вращательные маневры, чтобы наилучшим образом использовать свои поля и инструменты для частиц. Если для обычной стабилизации используются двигатели, оптические наблюдения, такие как визуализация, должны быть разработаны с учетом того, что космический корабль всегда медленно качается вперед и назад, и не всегда точно предсказуемо.[ нужна ссылка ]
Многие космические корабли имеют компоненты, требующие артикуляции. Например, « Вояджер» и « Галилео » были спроектированы со сканирующими платформами для наведения оптических инструментов на цели в значительной степени независимо от ориентации космического корабля. Многие космические аппараты, такие как марсианские орбитальные аппараты, имеют солнечные панели, которые должны отслеживать движение Солнца, чтобы обеспечивать космический аппарат электроэнергией. КассиниСопла главных двигателей были управляемыми. Чтобы знать, куда направить солнечную панель, сканирующую платформу или сопло — то есть, как это сформулировать, — требуется знание положения космического корабля. Поскольку одна подсистема отслеживает положение космического корабля, положение Солнца и положение Земли, она может вычислить правильное направление, чтобы направить придатки. Логично, что это относится к одной и той же подсистеме — подсистеме управления ориентацией и артикуляцией (AACS), чтобы управлять как позой, так и артикуляцией. Название AACS может даже быть перенесено на космический корабль, даже если у него нет придатков, которые можно было бы артикулировать. [4]
Отношение является частью описания того, как объект размещается в пространстве , которое он занимает. Отношение и положение полностью описывают, как объект размещен в пространстве. (Для некоторых приложений, таких как робототехника и компьютерное зрение, принято объединять положение и отношение в единое описание, известное как Поза .)
