我10年前曾经研究过的角动量航空器空间姿态调整原理想不到10后终于有用了
我10年前曾经研究过的飞轮脱陀螺角动量航空器空间姿态调整原理，想不到10后终于有用了，无意看到这篇文章姿态控制有“神器”！让空间站“坐如钟、行如风”的秘诀是什么？

新华网
2022-08-08 07:32新华网官方帐号
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7月24日，问天实验舱在文昌航天发射场成功发射。问天入列后，当前空间站组合体由天和核心舱、问天实验舱、神舟十四号载人飞船和天舟四号货运飞船组成，今年还将迎接梦天实验舱、天舟五号、神舟十五号接续造访。这个在轨质量达百余吨重的空间站组合体，其姿态控制难度是我国航天飞行任务中史无前例的。“问天之问”第六话，为你解答让空间站“坐如钟、行如风”的秘诀所在！
航天器姿态控制有“神器”？
控制力矩陀螺“显身手”
航天器传统的姿态控制办法是通过RCS姿态控制动力系统（Reaction control system）进行姿态调整，需上行并消耗大量推进剂，效费比极低，不适用于大型航天器的姿态控制。
空间站在日常运行过程中，其姿态受地球高层大气、太阳电磁辐射、引力场等多种因素影响会有所变化，搭载的多项载荷也都有特定的指向需求，尤其是大型柔性太阳翼有动态对日定向要求。

空间站大型柔性太阳翼
因此，空间站的稳定运行需要一个能稳住它的强性能“神器”——控制力矩陀螺。它是航天器姿态控制的惯性执行部件，通过高速旋转的飞轮获得角动量，并通过改变角动量的方向来对外输出力矩。相较RCS姿控系统，它除了零燃料消耗的天然优势，还有对航天器柔性部件干扰最小化的优势，对于大型空间站而言，更是不可或缺的核心技术装备。

控制力矩陀螺
曾是技术发展“拦路虎”！
如今自力更生，自主“智”造
万里穿针，没有它不行；建设空间站，没有它不行；发展快速机动航天器，没有它不行……控制力矩陀螺的技术攻关和产品研发曾是中国空间技术发展遭遇的“拦路虎”。1991年，我国开始论证空间实验室和空间站项目，控制力矩陀螺作为“重器”被提了出来，中国人确信“核心技术是买不来的”，所以在论证伊始便坚定选择了自力更生。
我国第一台上天的是200Nms（牛米秒）控制力矩陀螺。2011年成功发射入轨的天宫一号上配置了6台这样的力矩陀螺，其在轨应用成为我国空间机电部件发展的一个里程碑，也使我国成为继美俄后世界上第三个掌握该技术的国家。

200Nms控制力矩陀螺
自天宫一号后，科研团队陆续研发出了角动量范围覆盖0.1Nms到1500Nms的产品，形成了满足我国各类空间飞行器姿态机动与姿态控制需求的全系列控制力矩陀螺产品型谱。较第一代产品，新研制的控制力矩陀螺具有精度高、响应快、寿命长、可靠性高等优点，可满足我国当前各类空间飞行器的姿态控制要求。
空间站任务把控制力矩陀螺在中国航天器上的使用提升到了一个新高度。其他航天器的控制力矩陀螺安装在舱内，工作环境较为单一，而空间站上的控制力矩陀螺需要同时适应舱内、舱外两种工作环境。由于极大的温差和真空度变化等因素，给产品关键部位润滑和整机散热问题带来了很大挑战，特别是针对舱外200多度的温差，研制人员必须进行专门的热控设计，同时对舱内产品开展减振降噪工作，以符合舱内噪声指标要求。

空间站核心舱已安装的6台大型控制力矩陀螺
作为复杂的空间机电类产品，控制力矩陀螺工作环境恶劣、寿命要求长，要求每分钟数千转连续工作多年，在轨发生故障的概率较大。因此，为保证空间站的寿命与可靠性，控制力矩陀螺还需具备在轨更换能力。
中国空间站使用的控制力矩陀螺是目前角动量最大的1500Nms，并采用了两舱“6+6”的配置。其中有6台已安装在核心舱大柱段与小柱段连接锥面外壁上，另外6台则将安装在问天实验舱。这一配置正是组合体系统级的先进之处，可以融合使用，通过总网络按需重构。

神舟十四号航天员在轨设置控制力矩陀螺
从“拦路虎”变成技术高峰，控制力矩陀螺系列产品的研制与应用显著提升了我国空间飞行器的姿态机动与姿态稳定控制能力，也推动了我国空间惯性执行机构的快速发展。多个控制力矩陀螺的联合使用，足以助力空间站“坐如钟、行如风”，助力载人航天工程的稳步发展。
来源/中国空间技术研究院北京控制工程研究所
来源：中国载人航天微信公众号
【姿态控制有“神器”！让空间站“坐如钟、行如风”的秘诀是什么？】https://me.mbd.baidu.com/r/Q5CmgRsm76?f=cp&rs=2989845892&ruk=qr4o0ryHKLAwmfaNw8arww&u=fee9e6b4e8a823ca&urlext=%7B%22cuid%22%3A%220uSgaYu2H8g182u5gPHNf_uX28g5a2fj_O2N8gaJ2aKz0qqSB%22%7D 原帖本站收索反重力关键字
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是不是类似这个短片里提的办法? 不知道这个是不是同一个原理？董的来说说 看了这个视频介绍不是一样的原理，还是处于单陀螺的
【控制力矩陀螺 空间站的姿态稳定器,太空省油利器!】https://mbd.baidu.com/newspage/data/videoshare?nid=sv_11689228564926926279&source=search&tpl=search 当年那个神贴，我印象深刻。。
每个国家研究生，博士都很少，这些是研究院需要研究的东西，老百姓很难研究，靠理论的说辞，也有很多不正确的。总之很难，精神可嘉。 看来我肤浅了，一直以为只是作用力与反作用力而已 楼主，那个90年代升空的哈勃望远镜就搭载了这玩意，后来连备份都用坏掉还派航天飞机上去修过，别老是把无知当黑科技…… gzhuli 发表于 2022-11-18 01:07
楼主，那个90年代升空的哈勃望远镜就搭载了这玩意，后来连备份都用坏掉还派航天飞机上去修过，别老是把无知 ...
(引用自9楼)
哈哈, 给点面子{:titter:} gzhuli 发表于 2022-11-18 01:07
楼主，那个90年代升空的哈勃望远镜就搭载了这玩意，后来连备份都用坏掉还派航天飞机上去修过，别老是把无知 ...
(引用自9楼)
哈哈哈哈哈！ 黑科技这种说法，都是国人用来骗国人的吧！哗众取宠而已，反正一大帮子人都是懵懂无知，你说什么他们都信。吹的人获得了想要的，听得人也获得了想要的。 是不是国内的也快有，火箭回收了，像spaceX一样的那种 我是一个大白菜 发表于 2022-11-18 11:43
是不是国内的也快有，火箭回收了，像spaceX一样的那种
(引用自13楼)
新闻说是已经有了，不过只有文字报道，画面过于先进不便展示。 {:titter:} gzhuli 发表于 2022-11-18 13:59
新闻说是已经有了，不过只有文字报道，画面过于先进不便展示。 ...
(引用自14楼)
好吧{:sweat:} 我是一个大白菜 发表于 2022-11-18 11:43
是不是国内的也快有，火箭回收了，像spaceX一样的那种
(引用自13楼)
你啥时候看到大范围讨论的spacex的二手火箭是假的是新火箭做旧，或者SpaceX的回收方式并不能降低成本，这才说明国内的有一点点眉目了 gzhuli 发表于 2022-11-18 01:07
楼主，那个90年代升空的哈勃望远镜就搭载了这玩意，后来连备份都用坏掉还派航天飞机上去修过，别老是把无知 ...
(引用自9楼)
大神，站内没法@你，我的那个协议解析的贴子帮忙给点意见建议呗。{:smile:} 如果有一个小目标，楼主也能成为马斯克啊{:lol:} 20061002838 发表于 2022-11-18 20:50
你啥时候看到大范围讨论的spacex的二手火箭是假的是新火箭做旧，或者SpaceX的回收方式并不能降低成本，这 ...
(引用自16楼)
这么一说，还真是，国内的尿性，好像一定要贬低别人才能体现自己多牛逼的样子 我是一个大白菜 发表于 2022-11-19 13:42
这么一说，还真是，国内的尿性，好像一定要贬低别人才能体现自己多牛逼的样子 ...
(引用自19楼)
我想了一下，不贬低别人怎么证明自己牛逼啊？ 惯性飞轮角动量姿态控制，几十年前就在卫星上成熟应用。苹果公司20年前有一个专利是利用振动马达对掉地过程中的手机进行姿态调节，确保以角作地避免碎屏。十几年前有一种三轴角动量玩具叫CUBLI 这是人类即将结束太空时代早期的标志吗。 怎么研究的，跑matlab代码么{:biggrin:}
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