Sistema de control de reacción - Reaction control system

Dos de los cuatro quads propulsores del sistema de control de reacción en el módulo lunar Apollo

Un sistema de control de reacción ( RCS ) es un sistema de nave espacial que utiliza propulsores y ruedas de control de reacción para proporcionar control de actitud y, a veces, propulsión . El uso del empuje del motor desviado para proporcionar un control de actitud estable de un avión de despegue y aterrizaje corto o vertical por debajo de las velocidades de vuelo aladas convencionales, como con el "jet de salto" Harrier , también puede denominarse sistema de control de reacción.

Un RCS es capaz de proporcionar pequeñas cantidades de empuje en cualquier dirección deseada o combinación de direcciones. Un RCS también es capaz de proporcionar torque para permitir el control de la rotación ( balanceo, cabeceo y guiñada ).

Los sistemas de control de reacción a menudo usan combinaciones de propulsores grandes y pequeños ( nonio ) para permitir diferentes niveles de respuesta. Los sistemas de control de reacción de las naves espaciales se utilizan para:

Debido a que las naves espaciales solo contienen una cantidad finita de combustible y hay pocas posibilidades de recargarlas, se han desarrollado sistemas de control de reacción alternativos para que se pueda conservar el combustible. Para el mantenimiento de la estación, algunas naves espaciales (en particular las que se encuentran en órbita geosincrónica ) utilizan motores de impulsos altamente específicos , como propulsores de arco , propulsores de iones o propulsores de efecto Hall . Para controlar la orientación, algunas naves espaciales, incluida la ISS , utilizan ruedas de impulso que giran para controlar las velocidades de rotación del vehículo.

Ubicación de propulsores en naves espaciales

Sistema de maniobra y actitud de la órbita de Géminis , y sistema de control de reentrada (mal etiquetado como "Reacción")

La cápsula espacial Mercury y el módulo de reentrada Gemini utilizaron grupos de boquillas para proporcionar control de actitud . Los propulsores se ubicaron fuera de su centro de masa , lo que proporcionó un par para hacer girar la cápsula. La cápsula Gemini también fue capaz de ajustar su curso de reentrada rodando, lo que dirigió su fuerza de elevación descentrada. Los propulsores mercurio usado un peróxido de hidrógeno monopropelente que resultó en vapor cuando se ven obligados a través de un tungsteno pantalla, y los propulsores Gemini utilizan hipergólico mono-metil hidrazina combustible se oxida con tetraóxido de nitrógeno .

La nave espacial Gemini también estaba equipada con un sistema de maniobra y actitud de órbita hipergólica , lo que la convirtió en la primera nave espacial tripulada con capacidad de traslación y rotación. El control de actitud en órbita se logró disparando pares de ocho propulsores de 25 libras de fuerza (110 N) ubicados alrededor de la circunferencia de su módulo adaptador en el extremo de popa. El control de la traslación lateral fue proporcionado por cuatro propulsores de 100 libras de fuerza (440 N) alrededor de la circunferencia en el extremo delantero del módulo adaptador (cerca del centro de masa de la nave espacial). Dos propulsores de 85 libras de fuerza (380 N) apuntando hacia adelante en la misma ubicación, proporcionaron traslación hacia atrás, y dos propulsores de 100 libras de fuerza (440 N) ubicados en el extremo de popa del módulo adaptador proporcionaron empuje hacia adelante, lo que podría ser utilizado para cambiar la órbita de la nave. El módulo de reentrada Gemini también tenía un sistema de control de reentrada separado de dieciséis propulsores ubicado en la base de su morro, para proporcionar control de rotación durante el reentrada.

El Módulo de Comando de Apolo tenía un conjunto de doce propulsores hipergólicos para control de actitud y control de reentrada direccional similar a Gemini.

El Módulo de Servicio Apollo y el Módulo Lunar tenían cada uno un conjunto de dieciséis propulsores hipergólicos R-4D , agrupados en grupos externos de cuatro, para proporcionar tanto control de traducción como de actitud. Los grupos se ubicaron cerca de los centros de masa promedio de la nave y se dispararon en pares en direcciones opuestas para controlar la actitud.

Un par de propulsores de traslación se encuentran en la parte trasera de la nave espacial Soyuz; los propulsores de contraacción están emparejados de manera similar en el medio de la nave espacial (cerca del centro de masa) apuntando hacia afuera y hacia adelante. Estos actúan en pares para evitar que la nave espacial gire. Los propulsores para las direcciones laterales están montados cerca del centro de masa de la nave espacial, también en pares.

Ubicación de propulsores en aviones espaciales

Propulsores RCS en el morro del Discovery , un orbitador del transbordador espacial .

El suborbital X-15 y una aeronave aeroespacial de entrenamiento complementaria, la NF-104 AST , ambos destinados a viajar a una altitud que inutilizara sus superficies de control aerodinámico, establecieron una convención para la ubicación de los propulsores en vehículos alados que no están destinados a atracar en el espacio. ; es decir, aquellos que solo tienen propulsores de control de actitud. Los de cabeceo y guiñada se encuentran en el morro, delante de la cabina, y reemplazan un sistema de radar estándar. Los de rollo se encuentran en las puntas de las alas. El X-20 , que habría entrado en órbita, continuó este patrón.

A diferencia de estos, el Space Shuttle Orbiter tenía muchos más propulsores, que eran necesarios para controlar la actitud del vehículo tanto en vuelo orbital como durante la primera parte de la entrada atmosférica, así como para realizar maniobras de encuentro y acoplamiento en órbita. Los propulsores de lanzadera se agruparon en la nariz del vehículo y en cada una de las dos cápsulas del Sistema de maniobra orbital de popa . Ninguna boquilla interrumpió el escudo térmico en la parte inferior de la nave; en cambio, las boquillas RCS de nariz que controlan el paso positivo se montaron en el costado del vehículo y se inclinaron hacia abajo. Los propulsores de paso negativo orientados hacia abajo se ubicaron en las cápsulas OMS montadas en la cola / cuerpo de popa.

Sistemas de la estación espacial internacional

La Estación Espacial Internacional utiliza giroscopios de momento de control (CMG) alimentados eléctricamente para el control de actitud primario, con sistemas de propulsión RCS como sistemas de respaldo y aumento.

Referencias

enlaces externos