Механизм йо-йо-де-спин — это устройство, используемое для уменьшения вращения спутников , как правило, вскоре после запуска. Он состоит из двух отрезков кабеля с грузами на концах. Кабели обматываются вокруг конечной ступени и/или спутника, как двойное йо-йо . Когда грузы отпускаются, вращение ракеты отбрасывает их от оси вращения . Это передает грузам достаточно углового момента , чтобы уменьшить вращение спутника до желаемого значения. Впоследствии грузы часто отпускаются. [1]
Де-спин необходим, поскольку некоторые конечные ступени стабилизированы вращением и требуют довольно быстрого вращения (сейчас обычно 30-60 об/мин; некоторые ранние миссии, такие как Pioneer , вращались со скоростью более 600 об/мин [2] ) для сохранения устойчивости во время запуска. (См., например, Star 48 , твердотопливный ракетный двигатель.) После запуска спутник нельзя просто отпустить, поскольку такая скорость вращения выходит за рамки возможностей системы управления ориентацией спутника. Поэтому после запуска ракеты, но до отцепления спутника, грузы йо-йо используются для снижения скорости вращения до такой степени, с которой спутник может справиться в нормальном режиме работы (часто 2-5 об/мин). [3] Системы йо-йо-де-спин обычно используются в суборбитальных полетах зондирующих ракет , поскольку аппараты стабилизируются вращением посредством подъема и имеют минимальное время полета для компенсации крена с помощью системы управления ориентацией полезной нагрузки. [4]
В качестве примера торможения вращения йо-йо, на космическом корабле Dawn , примерно 3 килограмма (6,6 фунта) грузов и 12 метров (39 футов) тросов снизили начальную скорость вращения 1420-килограммового (3130 фунтов) космического корабля с 46 об/мин до 3 об/мин в противоположном направлении. [5] Относительно небольшие грузы оказывают большое влияние, поскольку они находятся далеко от оси вращения, и их влияние увеличивается пропорционально квадрату длины тросов.
Йо-йо-де-спин был изобретен, построен и испытан в Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института . [6]
Оборудование для йо-йо может способствовать возникновению проблемы космического мусора во время орбитальных миссий, но это не является проблемой при использовании на верхних ступенях миссий по эвакуации с Земли, таких как Dawn , поскольку тросы и грузы также находятся на траектории эвакуации.
Иногда используется только один груз и кабель. Такое расположение в разговорной речи называется «yo-weight». Когда конечная ступень представляет собой твердотопливную ракету , ступень может продолжать немного тягу даже после отделения космического корабля. Это происходит из-за остаточного топлива и изоляции в корпусе двигателя , выделяющегося даже без значительного сгорания. В нескольких случаях отработанная ступень протаранила полезный груз, [7] например, при четвертой попытке запуска Ohsumi третья ступень ракеты Lambda 4S столкнулась с четвертой ступенью. [8] При использовании одного груза без соответствующего аналога ступень в конечном итоге кувыркается. Кувыркающееся движение предотвращает накопление остаточной тяги в одном направлении. Вместо этого выхлоп ступени в среднем достигает гораздо более низкого значения в широком диапазоне направлений.
В марте 2009 года оставшийся йо-гирь вызвал панику, когда приблизился слишком близко к Международной космической станции . [9]
В экспериментах с зондирующими ракетами и на заключительном этапе выведения спутника, когда секция полезной нагрузки или спутник отделяется от нижнего двигателя, следует избегать столкновения двигателя из-за остаточной тяги. Традиционно для предотвращения столкновений используется двигатель кувырка (небольшое твердое ракетное топливо) или тумблер Yo.