रिएक्शन व्हील

एक रिएक्शन व्हील (आरडब्ल्यू) मुख्य रूप से अंतरिक्ष यान द्वारा तीन-अक्ष अंतरिक्ष यान रवैया नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है, और इसके लिए रॉकेट इंजन या टॉर्क के बाहरी एप्लीकेटर की आवश्यकता नहीं होती है। वे एक उच्च इंगित सटीकता प्रदान करते हैं, और विशेष रूप से तब उपयोगी होते हैं जब अंतरिक्ष यान को बहुत कम मात्रा में घुमाया जाना चाहिए, जैसे कि किसी तारे पर दूरबीन को रखना।

एक प्रतिक्रिया चक्र को कभी-कभी गति चक्र के रूप में संचालित किया जाता है (और इसे संदर्भित किया जाता है), इसे एक स्थिर (या निकट-स्थिर) घूर्णन गति पर संचालित करके, बड़ी मात्रा में संग्रहीत कोणीय गति के साथ एक उपग्रह प्रदान करने के लिए। ऐसा करने से अंतरिक्ष यान की घूर्णी गतिकी बदल जाती है जिससे कि अशांति उपग्रह के एक अक्ष (पहिया के स्पिन अक्ष के समानांतर अक्ष) के लंबवत टोक़ अशांति टोक़ के समान धुरी के बारे में अंतरिक्ष यान कोणीय गति में सीधे परिणाम नहीं देते हैं; इसके बजाय, वे लंबवत धुरी के बारे में उस अंतरिक्ष यान अक्ष के (आमतौर पर छोटे) कोणीय गति (पूर्वता) में परिणत होते हैं। यह उस अंतरिक्ष यान की धुरी को लगभग निश्चित दिशा में इंगित करने के लिए स्थिर करने की प्रवृत्ति का प्रभाव है, एक कम जटिल रवैया नियंत्रण प्रणाली के लिए अनुमति देना। इस संवेग-पूर्वाग्रह स्थिरीकरण दृष्टिकोण का उपयोग करने वाले उपग्रहों में SCISAT-1; संवेग पहिए की धुरी को कक्षा-सामान्य वेक्टर के समानांतर होने के लिए उन्मुख करके, यह उपग्रह एक पिच गति पूर्वाग्रह विन्यास में है।

एक नियंत्रण क्षण जाइरोस्कोप (सीएमजी) एक संबंधित लेकिन अलग प्रकार का रवैया एक्ट्यूएटर है, जिसमें आम तौर पर एक-अक्ष या दो-अक्ष वाले ड्रेडलॉक में लगे गति चक्र शामिल होते हैं। जब एक कठोर अंतरिक्ष यान पर चढ़ाया जाता है, तो जिम्बल मोटर्स में से एक का उपयोग करके पहिया पर एक निरंतर टोक़ लगाने से अंतरिक्ष यान को लंबवत अक्ष के बारे में एक स्थिर कोणीय वेग विकसित करने का कारण बनता है, इस प्रकार अंतरिक्ष यान की ओर इशारा करते हुए नियंत्रण की अनुमति मिलती है। सीएमजी आमतौर पर कम मोटर हीटिंग के साथ आरडब्ल्यू की तुलना में बड़े निरंतर टॉर्क का उत्पादन करने में सक्षम होते हैं, और स्काईलैब, मीर और अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन सहित बड़े या अधिक-फुर्तीले (या दोनों) अंतरिक्ष यान में अधिमानतः उपयोग किए जाते हैं।

सिद्धांत
रिएक्शन व्हील्स का उपयोग थ्रस्टर्स के उपयोग के बिना एक उपग्रह के रवैये को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, जो ईंधन के लिए आवश्यक पेलोड अंश को कम करता है।

वे अंतरिक्ष यान को एक चक्का से जुड़ी इलेक्ट्रिक मोटर से लैस करके काम करते हैं, जब इसकी घूर्णन गति बदल जाती है, तो अंतरिक्ष यान कोणीय गति # कोणीय गति के संरक्षण के माध्यम से आनुपातिक रूप से काउंटर-रोटेट करना शुरू कर देता है। प्रतिक्रिया चक्र एक अंतरिक्ष यान को केवल उसके द्रव्यमान के केंद्र के चारों ओर घुमा सकते हैं (टॉर्कः देखें); वे अंतरिक्ष यान को एक स्थान से दूसरे स्थान पर ले जाने में सक्षम नहीं हैं (देखें अनुवाद (भौतिकी))।

कार्यान्वयन
तीन-अक्ष नियंत्रण के लिए, प्रतिक्रिया पहियों को कम से कम तीन दिशाओं में लगाया जाना चाहिए, अतिरिक्त पहियों के साथ रवैया नियंत्रण प्रणाली को अतिरेक प्रदान करना। एक निरर्थक बढ़ते विन्यास में टेट्राहेड्रल अक्षों के साथ चार पहिए शामिल हो सकते हैं, या एक अतिरिक्त पहिया तीन अक्ष विन्यास के अतिरिक्त ले जाया गया। गति में परिवर्तन (दोनों दिशाओं में) कंप्यूटर द्वारा इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित किया जाता है। प्रतिक्रिया चक्र में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की ताकत उस गति को निर्धारित करती है जिस पर पहिया अलग हो जाएगा, और इसलिए यह कितना कोणीय गति संग्रहित कर सकता है।

चूंकि प्रतिक्रिया चक्र अंतरिक्ष यान के कुल द्रव्यमान का एक छोटा सा अंश है, आसानी से नियंत्रित, इसकी गति में अस्थायी परिवर्तन के परिणामस्वरूप कोण में छोटे परिवर्तन होते हैं। इसलिए पहिए अंतरिक्ष यान के अंतरिक्ष यान के रवैये के नियंत्रण में बहुत सटीक बदलाव की अनुमति देते हैं। इस कारण से, कैमरे या टेलीस्कोप ले जाने वाले अंतरिक्ष यान को लक्षित करने के लिए अक्सर प्रतिक्रिया पहियों का उपयोग किया जाता है।

समय के साथ, प्रतिक्रिया पहिए पहिए की अधिकतम गति, जिसे संतृप्ति कहा जाता है, को पार करने के लिए पर्याप्त संग्रहित गति का निर्माण कर सकते हैं, जिसे रद्द करने की आवश्यकता होगी। इसलिए डिज़ाइनर अन्य अभिवृत्ति नियंत्रण तंत्रों के साथ प्रतिक्रिया चक्र प्रणालियों के पूरक हैं। एक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में (पृथ्वी की निचली कक्षा में), एक अंतरिक्ष यान अपने ग्रहों के चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से पृथ्वी पर कोणीय गति को स्थानांतरित करने के लिए magnetorquer (टॉर्क रॉड्स के रूप में जाना जाता है) को नियोजित कर सकता है। एक चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, सबसे कुशल अभ्यास या तो उच्च दक्षता वाले एटीट्यूड जेट्स जैसे आयन थ्रस्टर्स, या छोटे, हल्के सौर पालों का उपयोग करना है, जो अंतरिक्ष यान के द्रव्यमान केंद्र से दूर स्थानों पर रखे जाते हैं, जैसे कि सौर सेल सरणियों पर या प्रोजेक्टिंग मस्तूल।

स्काईलैब
अमेरिकी अंतरिक्ष स्टेशन स्काईलैब रवैया नियंत्रण के लिए बड़े रिएक्शन व्हील्स का उपयोग करने वाला पहला अंतरिक्ष यान था। इसमें तीन बड़े पहिए थे जिन्हें अपोलो टेलिस्कोप माउंट में कंट्रोल मोमेंट जाइरोस्कोप कहा जाता है।

बेरेशीट
बेरेशीट को फाल्कन 9 रॉकेट पर 22 फरवरी 2019 1:45 यूटीसी पर लॉन्च किया गया था। चाँद पर उतरने के लक्ष्य के साथ। बेरेशीट ईंधन बचाने के लिए कम ऊर्जा हस्तांतरण तकनीक का इस्तेमाल करती है। इसके चौथे युद्धाभ्यास के बाद से इसकी अण्डाकार कक्षा में, तरल ईंधन की मात्रा कम होने पर कंपन को रोकने के लिए, एक प्रतिक्रिया चक्र का उपयोग करने की आवश्यकता थी।

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप
जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप में रॉकवेल कॉलिन्स ड्यूशलैंड द्वारा निर्मित छह रिएक्शन व्हील हैं।

रोशनीसेल 2
लाइटसेल#लाइटसेल 2 को 25 जून 2019 को लॉन्च किया गया था, जो सोलर सेल की अवधारणा पर केंद्रित था। लाइटसैल 2 एक रिएक्शन व्हील सिस्टम का उपयोग बहुत कम मात्रा में अभिविन्यास बदलने के लिए करता है, जिससे इसे पाल के पार प्रकाश से अलग-अलग मात्रा में गति प्राप्त करने की अनुमति मिलती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च ऊंचाई होती है।

विफलताएं और मिशन प्रभाव
एक या अधिक प्रतिक्रिया पहियों की विफलता एक अंतरिक्ष यान को रवैया (अभिविन्यास) बनाए रखने की क्षमता खोने का कारण बन सकती है और इस प्रकार संभावित रूप से एक मिशन विफलता का कारण बन सकती है। हाल के अध्ययनों से यह निष्कर्ष निकला है कि इन विफलताओं को अंतरिक्ष मौसम के प्रभावों से जोड़ा जा सकता है। इन घटनाओं ने संभवतः तंत्र की चिकनाई से समझौता करते हुए, इथाको पहियों के स्टील बॉल बियरिंग में इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज को प्रेरित करके विफलताओं का कारण बना।

हबल
हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी के दो सर्विसिंग मिशनों ने एक प्रतिक्रिया चक्र को बदल दिया है। फरवरी 1997 में, दूसरे सर्विसिंग मिशन (STS-82) ने एक की जगह ली किसी यांत्रिक समस्या के बजाय 'विद्युत विसंगतियों' के बाद। लौटाए गए तंत्र के अध्ययन ने अंतरिक्ष में लंबी अवधि की सेवा (सात वर्ष) से ​​गुजरने वाले उपकरणों का अध्ययन करने का एक दुर्लभ अवसर प्रदान किया, विशेष रूप से वैक्यूम स्नेहक पर वैक्यूम के प्रभाव के लिए। स्नेहक यौगिक 'उत्कृष्ट स्थिति' में पाया गया। 2002 में, सर्विसिंग मिशन 3B (STS-109) के दौरान, शटल स्पेस शटल कोलंबिया के अंतरिक्ष यात्रियों ने एक अन्य प्रतिक्रिया चक्र को बदल दिया। इनमें से कोई भी पहिया विफल नहीं हुआ था और हबल को चार अनावश्यक पहियों के साथ डिजाइन किया गया था, और जब तक तीन कार्यशील थे तब तक इंगित करने की क्षमता बनाए रखी।

हायाबुसा
2004 में, हायाबुसा अंतरिक्ष यान के मिशन के दौरान, एक एक्स-अक्ष प्रतिक्रिया चक्र विफल हो गया। 2005 में वाई-अक्ष पहिया विफल हो गया, जिससे शिल्प को रवैया नियंत्रण बनाए रखने के लिए रासायनिक थ्रस्टर्स पर भरोसा करना पड़ा।

केपलर
जुलाई 2012 से 11 मई 2013 तक केपलर (अंतरिक्ष यान) में चार में से दो प्रतिक्रिया चक्र विफल रहे। इस नुकसान ने केपलर को बुरी तरह प्रभावित किया अपने मूल मिशन को जारी रखने के लिए पर्याप्त सटीक अभिविन्यास बनाए रखने की क्षमता। 15 अगस्त, 2013 को, इंजीनियरों ने निष्कर्ष निकाला कि केप्लर के प्रतिक्रिया पहियों को पुनर्प्राप्त नहीं किया जा सकता है और ट्रांज़िट विधि (ग्रहों की परिक्रमा के कारण तारे की चमक में परिवर्तन को मापना) का उपयोग करके ग्रह-खोज जारी नहीं रह सकती है।  हालांकि विफल प्रतिक्रिया चक्र अभी भी काम कर रहे हैं, वे स्वीकार्य स्तर से अधिक घर्षण का अनुभव कर रहे हैं, और इसके परिणामस्वरूप टेलीस्कोप की क्षमता को ठीक से उन्मुख करने में बाधा आ रही है। केपलर टेलीस्कोप को उसके पॉइंट रेस्ट अवस्था में लौटा दिया गया था, एक स्थिर कॉन्फ़िगरेशन जो विफल प्रतिक्रिया पहियों की भरपाई के लिए कम मात्रा में थ्रस्टर ईंधन का उपयोग करता है, जबकि केप्लर टीम ने केप्लर के लिए वैकल्पिक उपयोगों पर विचार किया जिसके लिए इसके अभिविन्यास में अत्यधिक सटीकता की आवश्यकता नहीं है। मूल मिशन। 16 मई 2014 को, नासा ने केप्लर मिशन को केपलर (अंतरिक्ष यान)#दूसरा प्रकाश .28K2.29 नामक एक नए मिशन तक बढ़ाया, जो केपलर का अलग तरह से उपयोग करता है, लेकिन इसे exoplanets की खोज जारी रखने की अनुमति देता है। 30 अक्टूबर, 2018 को, नासा ने केपलर मिशन की समाप्ति की घोषणा की, जब यह निर्धारित किया गया कि ईंधन की आपूर्ति समाप्त हो गई थी।

डॉन
नासा अंतरिक्ष जांच डॉन (अंतरिक्ष यान) में जून 2010 में एक प्रतिक्रिया चक्र में अत्यधिक घर्षण था। यह मूल रूप से वेस्टा को छोड़ने और 26 अगस्त, 2012 को सेरेस के लिए अपनी ढाई साल की यात्रा शुरू करने के लिए निर्धारित किया गया था; हालांकि, अंतरिक्ष यान के प्रतिक्रिया पहियों में से एक के साथ एक समस्या ने डॉन को 5 सितंबर, 2012 तक वेस्टा के गुरुत्वाकर्षण से प्रस्थान करने में थोड़ी देर के लिए मजबूर कर दिया, और इसने सेरेस की तीन साल की यात्रा के दौरान प्रतिक्रिया पहियों के बजाय थ्रस्टर जेट्स का उपयोग करने की योजना बनाई। प्रतिक्रिया पहियों के नुकसान ने सेरेस के दृष्टिकोण पर कैमरा अवलोकनों को सीमित कर दिया।

स्विफ्ट वेधशाला
मंगलवार, 18 जनवरी, 2022 की शाम को, स्विफ्ट वेधशाला के प्रतिक्रिया पहियों में से एक की संभावित विफलता एहतियात के तौर पर वेधशाला को सुरक्षित मोड में रखते हुए मिशन नियंत्रण दल को संदिग्ध पहिये को बंद करने का कारण बना। यह पहली बार है जब स्विफ्ट के 17 साल के संचालन में किसी प्रतिक्रिया चक्र को असफलता का सामना करना पड़ा है।

यह भी देखें

 * कोलिन्स एयरोस्पेस, इथाको स्पेस सिस्टम्स, इंक. के मालिक, केपलर, डॉन (अंतरिक्ष यान), और हायाबुसा अंतरिक्ष यान (अन्य के बीच) के लिए दुर्भाग्यपूर्ण प्रतिक्रिया पहियों के निर्माता
 * नियंत्रण क्षण जाइरोस्कोप
 * प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली
 * ROSAT, एक उपग्रह खो गया जब उसके नियंत्रण लिफाफे में सीमाएं पार हो गईं
 * अंतरिक्ष यान प्रणोदन

बाहरी कड़ियाँ


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