Si tiene un motor pequeño con una rueda en el eje y lo cuelga por sus cables y luego conecta una batería, la rueda girará hacia un lado y el motor girará hacia el otro lado, retorciendo los cables. Esa es una reacción de par igual y opuesta.
Si sostiene el motor en la mano cuando conecta la alimentación, sentirá que el motor intenta girar en su mano en la dirección opuesta a la forma en que gira la rueda.
Utilizamos este efecto de reacción de torque para girar una nave espacial. Tenemos un motor montado en la estructura de la nave espacial y un volante equilibrado montado en el eje del motor. Tenemos un controlador para ajustar la velocidad del motor. Si aceleramos la rueda, la nave espacial girará en la otra dirección. Si reducimos la velocidad de la rueda, la nave espacial girará de la misma manera que gira la rueda. Esto se llama rueda de reacción porque usa el par de reacción del motor cuando aplica un par al volante.
Por lo general, tenemos al menos tres ruedas, y a menudo cuatro o más. Las tres ruedas se pueden montar ortogonales entre sí para que pueda hacer que la nave gire sobre cualquiera de los tres ejes. Puede hacer que gire sobre cualquier eje que desee controlando las tres ruedas al mismo tiempo con el par correcto en cada rueda. El controlador también maneja los efectos giroscópicos que ocurren cuando una rueda gira y otra rueda acelera para hacer que la nave gire en una dirección diferente.
- ¿Cómo el hecho de ir a frecuencias más altas como 400 Hz (utilizado en aviones) hace que los equipos sean más livianos?
- ¿Qué tema en ingeniería mecánica es el más fácil para publicar un trabajo de investigación?
- ¿Cuál es la mecánica y la física detrás de los ascensores?
- ¿Cuál es el significado de un motor APDV?
- Como los materiales dúctiles fallan en el corte, ¿por qué no el diagrama de esfuerzo-deformación de los materiales dúctiles debería considerar la relación esfuerzo-esfuerzo de corte?
A menudo tenemos más de tres ruedas para redundancia en caso de que uno falle. En este caso, a menudo colocamos las cuatro ruedas en una especie de forma piramidal para que cualquiera de las tres pueda crear un torque sobre cualquier eje si la cuarta está rota. Los ángulos entre los cuatro ejes son todos iguales y no iguales a 90 grados en este caso.
También es posible controlar la actitud (la orientación) de la nave espacial utilizando propulsores. Estos podrían ser propulsores químicos, o propulsores de gas frío (solo con gas comprimido) o propulsores de iones. Lo que pasa con los propulsores es que también aplican fuerzas, no solo pares. El par gira la nave espacial, pero al mismo tiempo, la fuerza acelera la nave espacial. Esto puede estropear la órbita y podríamos preocuparnos de no tener que lidiar con esa complicación. Es posible que tampoco tengamos ningún propulsor si no los necesitamos. Pero a veces usamos propulsores para el control de actitud. En ese caso, a menudo usamos pares de propulsores desplazados apuntados en direcciones opuestas pero desplazados lateralmente. Cuando los disparas a los dos al mismo tiempo, ambos contribuyen al torque pero la parte de fuerza se cancela. Sin embargo, nunca puedes lograr que las dos fuerzas sean exactamente iguales, por lo que siempre hay un pequeño cambio residual de velocidad de la nave espacial cada vez que disparas los propulsores para controlar la actitud. En muchos casos, eso es aceptable. Pero a veces no lo es. Los propulsores iónicos, sobre los que usted preguntó, tienden a ser complicados y costosos, por lo que podríamos preferir usar ruedas de reacción. Como la mayoría de las decisiones de diseño en naves espaciales, es una compensación multidisciplinaria.