Sistema de control de reacción
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Un sistema de control de reacción ( RCS ) es un sistema de nave espacial que utiliza propulsores para proporcionar control de actitud y traslación . Alternativamente, se pueden utilizar ruedas de reacción para el control de actitud. El uso del empuje desviado del motor para proporcionar un control de actitud estable de una aeronave de despegue y aterrizaje corto o vertical por debajo de las velocidades de vuelo con alas convencionales, como con el "jet de salto" Harrier , también puede denominarse sistema de control de reacción. [1]
Los sistemas de control de reacción son capaces de proporcionar pequeñas cantidades de empuje en cualquier dirección deseada o combinación de direcciones. Un RCS también es capaz de proporcionar par para permitir el control de la rotación ( balanceo, cabeceo y guiñada ). [2]
Los sistemas de control de reacción a menudo utilizan combinaciones de propulsores grandes y pequeños ( vernier ) para permitir diferentes niveles de respuesta.
Usos
Los sistemas de control de reacción de las naves espaciales se utilizan para:
- control de actitud durante las diferentes etapas de una misión; [3]
- mantenimiento de la estación en órbita ;
- maniobras cercanas durante los procedimientos de atraque ;
- control de orientación , o "apuntar el morro" de la nave;
- un medio de respaldo para desorbitar ;
- motores de vacío para cebar el sistema de combustible para la combustión del motor principal.
Como las naves espaciales solo contienen una cantidad finita de combustible y hay pocas posibilidades de reabastecerlas, se han desarrollado sistemas de control de reacción alternativos para poder conservar el combustible. Para mantener la posición, algunas naves espaciales (en particular las que se encuentran en órbita geoestacionaria ) utilizan motores de impulso de alta especificidad , como arcorreactores , propulsores iónicos 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 los propulsores en las naves espaciales
Tanto la cápsula espacial Mercury como el módulo de reentrada Gemini utilizaban grupos de boquillas para proporcionar control de actitud . Los propulsores estaban ubicados fuera de su centro de masa , lo que proporcionaba un par para rotar la cápsula. La cápsula Gemini también era capaz de ajustar su curso de reentrada mediante balanceo, lo que dirigía su fuerza de elevación descentrada. [ aclaración necesaria ] Los propulsores Mercury utilizaban un monopropelente de peróxido de hidrógeno que se convertía en vapor cuando se lo forzaba a pasar a través de una pantalla de tungsteno , y los propulsores Gemini utilizaban combustible de mono-metilhidrazina hipergólica oxidada con tetróxido de nitrógeno .
La nave espacial Gemini también estaba equipada con un sistema hipergólico de actitud y maniobra en órbita , que la convirtió en la primera nave espacial tripulada con capacidad de traslación y rotación. El control de actitud en órbita se logró activando pares de ocho propulsores de 25 libras de fuerza (110 N) ubicados alrededor de la circunferencia de su módulo adaptador en el extremo posterior. El control de 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 posterior del módulo adaptador proporcionaron empuje hacia adelante, que podría usarse para cambiar la órbita de la nave. El módulo de reentrada Gemini también tenía un Sistema de Control de Reentrada separado de dieciséis propulsores ubicados en la base de su nariz, para proporcionar control rotacional durante el reentrada.
El módulo de mando Apolo tenía un conjunto de doce propulsores hipergólicos para el control de actitud y control de reentrada direccional similar al de Géminis.
El módulo de servicio Apolo y el módulo lunar tenían cada uno un conjunto de dieciséis propulsores hipergólicos R-4D , agrupados en grupos externos de cuatro, para proporcionar tanto el control de la traslación como el de la actitud. Los grupos estaban ubicados cerca de los centros de masa promedio de la nave y se activaban en pares en direcciones opuestas para el control de la actitud.
En la parte trasera de la nave Soyuz se encuentran un par de propulsores de traslación; los propulsores de contraacción están igualmente emparejados en el medio de la nave (cerca del centro de masas) apuntando hacia afuera y hacia adelante. Estos actúan en pares para evitar que la nave rote. Los propulsores para las direcciones laterales están montados cerca del centro de masas de la nave, también en pares. [ cita requerida ]
Ubicación de los propulsores en los aviones espaciales
El X-15 suborbital y una nave aeroespacial de entrenamiento complementaria, el NF-104 AST , ambos destinados a viajar a una altitud que hiciera inutilizables sus superficies de control aerodinámico, establecieron una convención para las ubicaciones de los propulsores en los vehículos alados que no estaban destinados a atracar en el espacio; es decir, aquellos que solo tienen propulsores de control de actitud. Los de cabeceo y guiñada se ubican en el morro, delante de la cabina, y reemplazan a un sistema de radar estándar. Los de alabeo se ubican en las puntas de las alas. El X-20 , que habría entrado en órbita, continuó con este patrón.
A diferencia de estos, el transbordador espacial 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 llevar a cabo maniobras de encuentro y atraque en órbita. Los propulsores del transbordador estaban agrupados en el morro del vehículo y en cada una de las dos cápsulas del sistema de maniobras orbitales de popa . Ninguna tobera interrumpía el escudo térmico en la parte inferior de la nave; en su lugar, las toberas RCS del morro que controlan el paso positivo estaban montadas en el lateral del vehículo y estaban inclinadas hacia abajo. Los propulsores de paso negativo orientados hacia abajo estaban ubicados 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. [5] [ ¿ fuente poco confiable? ]
Referencias
- ^ ""¿Qué es RCS?" por la NASA en un archivo PDF" (PDF) .
- ^ "SISTEMA DE CONTROL DE REACCIÓN". science.ksc.nasa.gov .
- ^ Colas, Armand L.; Valenzuela, Juan G. (17 de agosto de 2020), "Caracterización del rendimiento del sistema de control de reacción utilizando un soporte de empuje de cámara de vacío" , Foro de propulsión y energía de la AIAA 2020 , Foro de propulsión y energía de la AIAA, Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica, doi : 10.2514/6.2020-3526, ISBN 978-1-62410-602-6, S2CID 225270552 , consultado el 27 de septiembre de 2022
- ^ "Proyecto Gemini - Una cronología. Parte 1 (B)". www.nasa.gov . Consultado el 27 de agosto de 2024 .
- ^ http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?action=dlattach;topic=34777.0;attach=586775 [ fuente generada por el usuario ]
Enlaces externos
- NASA.gov
- Transbordador espacial RCS Archivado el 24 de mayo de 2009 en Wayback Machine.
