¿Qué es Sistema de control de naves espaciales?

Un conjunto completo de equipos para controlar la órbita y la actitud de la nave espacial. El control de la nave espacial incluye el control de actitud (ver control de actitud de la nave espacial) y el control de órbita (ver control de la órbita de la nave espacial). Los primeros satélites terrestres artificiales utilizaban principalmente los métodos de control de actitud pasiva de estabilización de giro (ver estabilización de giro de satélites artificiales) y estabilización de gradiente de gravedad. Más tarde, evolucionó gradualmente para adoptar un sistema de control con capacidad de control de actitud y capacidad de control de órbita. El control de actitud se ha desarrollado desde el control pasivo hasta el control semiactivo y el control activo.

El control de actitud de tres ejes (ver control de actitud de tres ejes de la nave espacial) se ha aplicado con éxito en satélites de observación de la Tierra, satélites de comunicación, naves espaciales tripuladas y transbordadores espaciales. El éxito del encuentro y el acoplamiento entre el vuelo de aterrizaje lunar de la nave espacial Apollo y la nave espacial indica que la tecnología de control de la nave espacial ha entrado en una nueva etapa.

El sistema de control de la nave espacial tiene largas horas de trabajo, requisitos de alta precisión, un entorno especial y está restringido por el peso y el consumo de energía La estructura del sistema es bastante diferente del sistema de control del vehículo de lanzamiento.

Los componentes del sistema de control de la nave espacial incluyen dispositivos inerciales, actuadores de chorro, circuitos intermedios y computadoras de control, así como sensores ópticos como sensores solares, sensores terrestres y sensores de estrellas, varios propulsores de bajo empuje a largo plazo, almacenamiento de momento angular dispositivo (ver actuador de control de actitud de la nave espacial).

La nave espacial es un sistema de acoplamiento cruzado de múltiples grados de libertad (es decir, múltiples variables de estado) .Varios valores de medición están relacionados indirectamente con el estado del sistema, y hay varios factores de interferencia en el sistema y la medición.

Para resolver estos complejos problemas de control, desde la década de 1950, se ha establecido gradualmente un conjunto relativamente completo de teorías de control modernas, que incluyen control multivariable, filtrado estadístico, control óptimo y control aleatorio, etc., permitiendo así el diseño de sistemas de control de naves espaciales. Hay una base teórica.

El transbordador espacial requiere varios brazos robóticos o robots para participar en el trabajo de liberación, recuperación y reparación de satélites en órbita. Aunque estos dispositivos son operados por astronautas, también están equipados con los correspondientes sistemas de control y sistemas de retroalimentación visual y de fuerza.

El dispositivo de maniobra tripulado utilizado por los astronautas durante las actividades extravehiculares también tiene un sistema de control, y los astronautas pueden realizar maniobras espaciales controlando manualmente el propulsor del jet.

La futura estación espacial será ensamblada por el transbordador espacial que transportará varios módulos, y hay muchos equipos que deben controlarse. La estabilidad de varios cuerpos flexibles en la estación espacial, el control direccional de varios instrumentos de observación en la estación y el momento de perturbación causado por el acoplamiento del transbordador espacial y la estación espacial, requieren que la estación espacial tenga varios niveles y sistema de control distribuido. La estructura del sistema y el control de la estación espacial se pueden cambiar con frecuencia en la órbita, por lo que su sistema de control debe ser adaptativo.

Cuando la estación espacial libera y recupera naves espaciales tripuladas o no tripuladas, el control de estas naves espaciales debe coordinarse con el control de la estación espacial para que estas actividades no causen perturbaciones en la estación espacial.

En los viajes interestelares, se requerirá que las naves espaciales tengan un sistema de control que sea más autónomo (es decir, que no dependa de equipos terrestres), tenga mayor precisión y capacidad de mantenimiento automático.