Система управления реакцией ( RCS ) — это система космического корабля, которая использует двигатели для обеспечения управления ориентацией и перемещения . В качестве альтернативы для управления ориентацией могут использоваться реактивные колеса . Использование отклоняемой тяги двигателя для обеспечения стабильного управления ориентацией самолета с коротким или вертикальным взлетом и посадкой ниже обычных скоростей полета крылатых самолетов, таких как «прыжковый реактивный самолет» Harrier , также может называться системой управления реакцией. [1]
Системы управления реакцией способны обеспечивать небольшое количество тяги в любом желаемом направлении или комбинации направлений. RCS также способна обеспечивать крутящий момент , позволяющий управлять вращением ( крен, тангаж и рыскание ). [2]
Системы управления реакцией часто используют комбинации больших и малых ( верньерных ) двигателей, чтобы обеспечить различные уровни реагирования.
Системы управления реакцией космических аппаратов используются для:
Поскольку космические аппараты содержат только ограниченное количество топлива и существует мало шансов на его пополнение, были разработаны альтернативные системы управления реакцией, чтобы топливо можно было экономить. Для поддержания стационарности некоторые космические аппараты (особенно те, которые находятся на геосинхронной орбите ) используют двигатели с высоким удельным импульсом , такие как дуговые реактивные двигатели , ионные двигатели или двигатели на эффекте Холла . Для управления ориентацией несколько космических аппаратов, включая МКС , используют импульсные колеса , которые вращаются для управления скоростью вращения на аппарате.
Космическая капсула Mercury и модуль спускаемого аппарата Gemini использовали группы сопел для обеспечения ориентации . Двигатели были расположены вне их центра масс , таким образом обеспечивая крутящий момент для вращения капсулы. Капсула Gemini также могла корректировать свой курс спуска путем вращения, что направляло ее подъемную силу вне центра. [ необходимо разъяснение ] Двигатели Mercury использовали монотопливо на основе перекиси водорода , которое превращалось в пар при прохождении через вольфрамовый экран, а двигатели Gemini использовали гиперголическое топливо монометилгидразин, окисляемое тетроксидом азота .
Космический корабль Gemini также был оснащен гиперголической системой ориентации и маневрирования орбиты , что сделало его первым пилотируемым космическим кораблем с возможностью как перемещения, так и вращения. Управление ориентацией на орбите достигалось путем включения пар из восьми двигателей по 25 фунтов силы (110 Н), расположенных по окружности его адаптерного модуля на самом заднем конце. Управление боковым перемещением обеспечивалось четырьмя двигателями по 100 фунтов силы (440 Н), расположенными по окружности на переднем конце адаптерного модуля (близко к центру масс космического корабля). Два направленных вперед двигателя по 85 фунтов силы (380 Н), расположенных в том же месте, обеспечивали перемещение назад, а два двигателя по 100 фунтов силы (440 Н), расположенных в заднем конце адаптерного модуля, обеспечивали прямую тягу, которая могла использоваться для изменения орбиты корабля. Модуль спускаемого аппарата «Джемини» также имел отдельную систему управления спуском из шестнадцати двигателей, расположенных в основании его носовой части, для обеспечения управления вращением во время спуска.
Командный модуль «Аполлон» имел набор из двенадцати гиперголических двигателей для управления ориентацией и направленного управления возвращением в атмосферу, как и «Джемини».
Модуль обслуживания Apollo и лунный модуль имели набор из шестнадцати гиперголических двигателей R-4D , сгруппированных во внешние кластеры по четыре, чтобы обеспечить как перемещение, так и управление ориентацией. Кластеры были расположены вблизи средних центров масс корабля и запускались парами в противоположных направлениях для управления ориентацией.
Пара двигателей поступательного движения расположена в задней части космического корабля «Союз»; двигатели противодействия также парно расположены в середине космического корабля (вблизи центра масс), направленные наружу и вперед. Они действуют парами, чтобы предотвратить вращение космического корабля. Двигатели для боковых направлений установлены близко к центру масс космического корабля, также парами. [ необходима цитата ]
Суборбитальный X-15 и сопутствующий учебный аэрокосмический корабль NF-104 AST , оба предназначались для полетов на высоту, которая делала их аэродинамические поверхности управления непригодными для использования, установили соглашение о расположении двигателей на крылатых транспортных средствах, не предназначенных для стыковки в космосе; то есть тех, которые имеют только двигатели управления ориентацией. Двигатели для тангажа и рыскания расположены в носовой части, перед кабиной, и заменяют стандартную радиолокационную систему. Двигатели для крена расположены на законцовках крыльев. X -20 , который должен был выйти на орбиту, продолжил эту схему.
В отличие от них, у Space Shuttle Orbiter было гораздо больше двигателей, которые требовались для управления положением корабля как в орбитальном полете, так и на начальном этапе входа в атмосферу, а также для выполнения маневров сближения и стыковки на орбите. Двигатели шаттла были сгруппированы в носовой части корабля и на каждом из двух кормовых модулей Orbital Maneuvering System . Никакие сопла не прерывали тепловой экран на нижней стороне корабля; вместо этого носовые сопла RCS, которые управляют положительным шагом, были установлены на боковой стороне корабля и были наклонены вниз. Направленные вниз двигатели отрицательного шага были расположены в модулях OMS, установленных в хвостовой части/кормовой части.
Международная космическая станция использует электрические гироскопы управляющего момента (CMG) для первичного управления ориентацией, а также системы двигателей RCS в качестве резервных и дополнительных систем. [5] [ ненадежный источник? ]
