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在太空中调整姿态 ， 不启用发动机点火、不消耗燃料也能完成？天宫还真有这种设备 。 而这种设备 ， 全球能制造的国家仅有3个 。 那么这种设备是如何神奇的完成这个任务的？中国技术水平如何？
（天宫空间站高达百吨级 ， 但需要定期对姿态进行微调 ， 确保飞船姿态相对一致）
中国天宫空间站已经组建成了百余吨重的庞大空间站组合体 。 这个巨大的组合体 ， 如何在真空的轨道上进行姿态控制和微调 ， 是一大难题 。 我们常见的航天器姿态变换 ， 一般都需要作用力和反作用力 ， 靠喷射气体机动 。 而天宫空间站有一个利器 ， 不用启动发动机 ， 仅仅靠电力就可以完成姿态调整 。 这个利器 ， 就叫做“动量轮” 。
（常见的微调姿态设备是RCS ， 其实就是小型火箭发动机 ， 之前曾经介绍过 ， 有兴趣的可以了解一下）
【6个秘制大陀螺，操控中国空间站：不点火就能动，全球仅三国能造】【空间站若用火箭调姿 ， 成本不低】
过去 ， 航天器姿态控制主要依靠多个姿态调整发动机 ， 它们就是一个个小型火箭发动机 。 这一传统姿态控制方式 ， 需要消耗不少成本高昂的燃料推进剂 ， 显然 ， 依靠烧燃料来控制姿态 ， 效费比很低 。
对于空间站来说 ， 因为飞行时间可以长达几年、几十年 ， 姿态控制操作次数特别多 ， 这包括了太阳风、稀薄的地球逃逸大气、自带可动装置运动对空间站日积月累的影响 ， 以及一些意外情况 。
（神舟飞船喷气调整姿态 ， 但空间站大得多 ， 光靠喷气点火不划算）
例如 ， 国际空间站曾遭遇科学号实验舱突然点火的事故 ， 国际空间站至少翻转了540度 ， 只好让星辰号服务舱以及进步MS-17货运飞船的发动机点火 ， 恢复了正常姿态 。 这令指挥人员不得不考虑额外增加发射任务 ， 用来弥补损失的燃料 。 对这次姿态调整的成本之大 ， 大家应该有个概念了 。
【不消耗燃料的调姿 ， 是什么原理？】
中国天宫空间站配备的这款【控制力矩陀螺】一般被简称为“动量轮” 。 它通过高速旋转的飞轮 ， 积蓄一定的角动量 ， 然后根据需求 ， 改变角动量的方向 ， 令空间站相应的改变自身的姿态 ， 从而实现姿态控制 。
（六个大圆球 ， 就是天宫空间站动量轮）
动量轮安装在天宫空间站外壳上 ， 藏身于多个圆鼓鼓的罩子之中 ， 内部安装着飞轮 。 按照动量矩守恒原理 ， 一个物体旋转时 ， 只要施加一个反向的动量矩 ， 就可以改变旋转的情况 ， 例如停止旋转 ， 或者旋转到适当角度 。 动量轮的本质就是这一施加反作用的飞轮 ， 假如空间站绕特定的轴线转动起来 ， 那么就让反作用飞轮根据需要改变动量 ， 抵消或者改变空间站整体的旋转情况 。
（动量轮原理简单演示动图）
如果空间站组合体有超过一个舱段带有动量轮 ， 而且这些舱段不是轴线一致 ， 就可以通过互相垂直的多个动量轮 ， 实施更复杂的操纵 ， 也就是实现三轴上的完美姿态控制 。
相比传统的姿控系统 ， 动量轮有着零燃料消耗的天然优势 ， 而且它的控制精度比传统发动机高得多 ， 可快可慢 ， 可随时增减调节 ， 可精确调整方向 ， 对空间站上各种各样的柔性部件达到了干扰最小化 。 所以 ， 对于大型空间站 ， 动量轮的优势巨大 。
（天宫空间站展品包括了动量轮部分 ， 朝向不同是为了确保任意方向都可实现三轴控制）
【动量轮原理简单 ， 想实用还有很高的技术门槛】
就天宫空间站而言 ， 它使用的动量轮还有一大挑战 ， 那就是舱内外环境巨大差异带来的各种问题 。 太空站内外存在200多度的温差 ， 加上真空度差异 ， 给动量轮的润滑和散热 ， 带来了很大的技术挑战 。 这要求相关产品拥有出色的热控设计 。 另外 ， 舱内产品部分必须有着完善的减振降噪 ， 否则多个飞轮将严重影响舱内的工作和生活条件 。
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