Kas yra reakcijos ratas?

Reakcijos ratas yra įtaisas, naudojamas tiksliai reguliuoti erdvėlaivio orientaciją. Jis veikia pagal kampinio momento išsaugojimo principą – pagreitinus reakcijos ratą, proporcingai reaguoja ir likusi erdvėlaivio dalis. Tokiu būdu erdvėlaivio orientacija gali būti kontroliuojama taip pat tiksliai, kaip ir patys reakcijos ratai. Kita vertus, „Momentum“ ratai yra naudojami erdvėlaivio judėjimui stabilizuoti.

Izoliuotoje sistemoje bendras kampinio momento dydis turi išlikti toks pat. Kampinis impulsas yra analogiškas linijiniam impulsui, išskyrus tai, kad jis susijęs su sukimosi judesiu, o ne tiesiniu judėjimu. Jei čiuožėjas nustumia kitą nejudantį ledo čiuožyklą, jie abu pasislenka, kad išsaugotų grynąjį tiesinį impulsą. Panašiai, jei dalis sistemos pradeda suktis viena kryptimi, likusi sistemos dalis turi suktis priešinga kryptimi. Priešingu atveju bendras kampinis momentas pasikeistų.

Erdvėlaivio atveju reakcijos ratas gali būti sukamas, kad sukeltų likusio erdvėlaivio atsaką. Be šios sukeltos reakcijos bendras kampinis momentas pasikeistų. Tačiau galutinis erdvėlaivio sukimosi greitis paprastai nebus toks pat kaip reakcijos rato greitis. Taip yra todėl, kad turi būti išsaugotas kampinis momentas, o ne kampinis greitis. Erdvėlaivis judės lėčiau, jei bus daug masyvesnis nei reakcijos ratas.

Reakcijos rato technologija paprastai yra gerai išvystyta. Metaliniai ratai traukiniuose naudojami daugiau nei šimtmetį. Elektronika ir įranga, skirta tiksliai reguliuoti reakcijos ratus, taip pat turi daugybę antžeminių pritaikymų. Kita vertus, maži raketiniai varikliai turi ribotą kūrimo ir tobulinimo istoriją.

Kartais reakcijos ratus reikia „iškrauti“, jei jie sukasi per greitai. Vykdydami nenuspėjamą misiją, inžinieriai gali nežinoti, kuria kryptimi reikės nukreipti erdvėlaivį; todėl būtinas reakcijos ratų sulėtinimo būdas nesukeliant atsako. Raketų varikliai gali būti iššauti, kad būtų išvengta reakcijos sulėtinti reakcijos rato.

Judėjimo ratas taip pat naudoja kampinio momento išsaugojimo principą. Tačiau jo tikslas erdvėlaivyje yra išlaikyti tam tikrą orientaciją, o ne ją keisti. Įvairios erdvės laivą veikiančios jėgos, įskaitant oro trintį ir kintančius gravitacinius bei magnetinius laukus, gali sukelti sukimo momentus, kurie sutrikdo erdvėlaivio orientaciją. Tai patiriama naudojant Hablo kosminį teleskopą, kuris priklauso nuo stabilios orientacijos, kad būtų galima sutelkti dėmesį į tolimus objektus. Greitai sukdami judesio ratai gali atsispirti tokiems trikdžiams ir padėti išlaikyti pastovią orientaciją.