航天器姿态控制推力器如何工作
卫星必须始终指向正确的方向。传感器测出姿态,计算机选出一台推力器,一小股射流把它原地转过去——同时不使它偏离轨道。
卫星必须始终指向正确的方向。传感器测出姿态,计算机选出一台推力器,一小股射流把它原地转过去——同时不使它偏离轨道。
姿态控制,就是让航天器始终保持正确的指向。卫星必须把天线对准地面、把太阳能板对准太阳,而它同时又在缓慢漂移和转动。舱体四周的小推力器,正好提供修正指向所需的微小推力,而不会把它推离轨道。
姿态控制是一个闭环:测量、决策、推动、再测量。把航天器剖开,就能看到整个回路——观测恒星的传感器、做出判断的计算机、负责轻推的推力器——如何协同工作。
姿态传感器测出航天器此刻朝向哪个方向,常用方式是拍摄星图并与星图库匹配。这个测量值,是每一次修正的起点。
控制计算机把实测指向与目标指向对比。若有偏差,它就算出该点燃哪些推力器、各点多长时间,再把这些换算成给阀门的指令。
打开正确的阀门,推进剂便从贮箱经输送管路流向选定的推力器。一次小修正,往往只需要极短的一个脉冲。
推力器把它那一小份推进剂燃烧或排出,喷出一股射流。航天器便像火箭一样受到反作用的轻推,只是力度小得多。
为了只转向而不漂移,计算机会在相对两侧同时、同方向点燃两台匹配的推力器。两者的推力相互抵消,航天器质心保持不动,但这一对合力仍让它转动。随后回路重复,再次测量,直到指向正确。
姿态指航天器朝向哪个方向。姿态控制让卫星保持正确指向,使天线对着地面、太阳能板对着太阳。
推力偏离中心时,它既推动航天器也使它转动。把推力器布置在四周,计算机就能有意地制造转动力矩,并抵消不需要的偏移。
在相对两侧同时、同方向点燃两台匹配的推力器。两者的推力相互抵消,航天器质心不动,但这一对合力仍然让它转动。
每个脉冲给出一个很小、可重复的推力。多次短脉冲让计算机能非常精确地调整,并在指向正确的瞬间停下,而不是用一次长燃烧冲过头。
它的职责只是改变指向,不是改变轨道。即使带来微小漂移,也会另行修正,而且所耗推进剂极少。