रिएक्शन व्हील: Difference between revisions
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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 उच्च इंगित त्रुटिहीन प्रदान करते हैं, [1]: 362 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।
प्रतिक्रिया चक्र को कभी-कभी गति चक्र के रूप में संचालित किया जाता है (और इसे संदर्भित किया जाता है), इसे स्थिर (या निकट-स्थिर) घूर्णन गति पर संचालित करके, बड़ी मात्रा में संग्रहीत कोणीय गति के साथ उपग्रह प्रदान करने के लिए किया जाता है। ऐसा करने से अंतरिक्ष यान की घूर्णी गतिकी बदल जाती है जिससे कि अशांति उपग्रह के 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 अतिरिक्त, वे लंबवत धुरी के बारे में उस अंतरिक्ष यान अक्ष के (सामान्यतः 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,[1]: 362 कम जटिल रवैया नियंत्रण प्रणाली के लिए अनुमति देना। इस संवेग-पूर्वाग्रह स्थिरीकरण दृष्टिकोण का उपयोग करने वाले उपग्रहों में एससीआईएसएटी-1; संवेग पहिए की धुरी को कक्षा-सामान्य वेक्टर के समानांतर होने के लिए उन्मुख करके, यह उपग्रह पिच गति पूर्वाग्रह विन्यास में है।
नियंत्रण क्षण जाइरोस्कोप (सीएमजी) संबंधित किन्तु अलग प्रकार का रवैया एक्ट्यूएटर है, जिसमें सामान्यतः एक-अक्ष या दो-अक्ष वाले ड्रेडलॉक में लगे गति चक्र सम्मिलित होते हैं। [1]: 362 जब कठोर अंतरिक्ष यान पर चढ़ाया जाता है, तो जिम्बल मोटर्स में से एक का उपयोग करके पहिया पर निरंतर टोक़ लगाने से अंतरिक्ष यान को लंबवत अक्ष के बारे में स्थिर कोणीय वेग विकसित करने का कारण बनता है, इस प्रकार अंतरिक्ष यान की ओर इशारा करते हुए नियंत्रण की अनुमति मिलती है। सीएमजी सामान्यतः 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 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 चक्का से जुड़ी इलेक्ट्रिक मोटर से लैस करके काम करते हैं, जब इसकी घूर्णन गति बदल जाती है, तो अंतरिक्ष यान कोणीय गति या कोणीय गति के संरक्षण के माध्यम से आनुपातिक रूप से काउंटर-रोटेट करना प्रारंभ कर देता है। [2] प्रतिक्रिया चक्र 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। निरर्थक बढ़ते विन्यास में टेट्राहेड्रल अक्षों के साथ चार पहिए सम्मिलित हो सकते हैं, [3] या एक अतिरिक्त पहिया तीन अक्ष विन्यास के अतिरिक्त ले जाया गया। [1]: 369 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 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 त्रुटिहीन बदलाव की अनुमति देते हैं। इस कारण से, कैमरे या टेलीस्कोप ले जाने वाले अंतरिक्ष यान को लक्षित करने के लिए अधिकांशतः प्रतिक्रिया पहियों का उपयोग किया जाता है।
समय के साथ, प्रतिक्रिया 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। चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में (पृथ्वी की निचली कक्षा में), अंतरिक्ष यान अपने ग्रहों के चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से पृथ्वी पर कोणीय गति को स्थानांतरित करने के लिए मग्नेटरक़ुर् (टॉर्क रॉड्स के रूप में जाना जाता है) को नियोजित कर सकता है। [1]: 368 चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, सबसे कुशल अभ्यास या तो उच्च दक्षता वाले एटीट्यूड जेट्स जैसे आयन थ्रस्टर, या छोटे, हल्के सौर पाल 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।
प्रतिक्रिया पहियों का उपयोग कर अंतरिक्ष यान के उदाहरण
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। [4]
बेरेशीट
बेरेशीट को फाल्कन 9 रॉकेट पर 22 फरवरी 2019 1:45 यूटीसी पर लॉन्च किया गया था। [5] चाँद पर उतरने के लक्ष्य के साथ। बेरेशीट ईंधन बचाने के लिए कम ऊर्जा हस्तांतरण विधि का उपयोग करती है। इसके चौथे युद्धाभ्यास के बाद से [6] इसकी अण्डाकार कक्षा में, तरल ईंधन की मात्रा कम होने पर कंपन को रोकने के लिए, 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। [7]
रोशनीसेल 2
लाइटसेल 2 को 25 जून 2019 को लॉन्च किया गया था, जो सोलर सेल की अवधारणा पर केंद्रित था। लाइटसैल 2 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।
[8]
विफलताएं और मिशन प्रभाव
एक या अधिक प्रतिक्रिया पहियों की विफलता अंतरिक्ष यान को रवैया (अभिविन्यास) बनाए रखने की क्षमता खोने का कारण बन सकती है और इस प्रकार संभावित रूप से 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। [9]
हबल
हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी के दो सर्विसिंग मिशनों ने प्रतिक्रिया चक्र को बदल दिया है। फरवरी 1997 में, दूसरे सर्विसिंग मिशन (एसटीएस-82) ने एक की जगह ली [10] किसी यांत्रिक समस्या के अतिरिक्त 'विद्युत विसंगतियों' के बाद। [11] लौटाए गए तंत्र के अध्ययन ने अंतरिक्ष में लंबी अवधि की सेवा (सात वर्ष) से गुजरने वाले उपकरणों का अध्ययन करने का दुर्लभ अवसर प्रदान किया, विशेष रूप से वैक्यूम स्नेहक पर वैक्यूम के प्रभाव के लिए। स्नेहक यौगिक 'उत्कृष्ट स्थिति' में पाया गया। [11] 2002 में, सर्विसिंग मिशन 3B (एसटीएस-109) के दौरान, शटल स्पेस शटल कोलंबिया के अंतरिक्ष यात्रियों ने अन्य प्रतिक्रिया चक्र को बदल दिया। [10] 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। [12]
हायाबुसा
2004 में, हायाबुसा अंतरिक्ष यान के मिशन के दौरान, 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। [13]
केपलर
जुलाई 2012 से 11 मई 2013 तक केपलर (अंतरिक्ष यान) में चार में से दो प्रतिक्रिया चक्र विफल रहे। इस हानि ने केपलर को बुरी तरह प्रभावित किया | अपने मूल मिशन को जारी रखने के लिए पर्याप्त त्रुटिहीन अभिविन्यास बनाए रखने की क्षमता। [14] 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। [15] [16] [17] [18] यद्यपि 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, 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 त्रुटिहीन की आवश्यकता नहीं है। मूल मिशन। [19] 16 मई 2014 को, नासा ने केप्लर मिशन को केपलर (अंतरिक्ष यान)#दूसरा प्रकाश .28के2.29 नामक नए मिशन तक बढ़ाया, जो केपलर का अलग तरह से उपयोग करता है, किन्तुइसे एक्सोप्लैनेट की खोज जारी रखने की अनुमति देता है। [20] 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। [21]
डॉन
नासा अंतरिक्ष जांच डॉन (अंतरिक्ष यान) में जून 2010 में 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 प्रारंभ करने के निर्धारित किया गया था; [22] यद्यपि, 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 समय प्रतिक्रिया पहियों के अतिरिक्त थ्रस्टर जेट्स का उपयोग करने की योजना बनाई। [22] प्रतिक्रिया पहियों के हानि 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 [23] 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
- आरओएसएटी, उपग्रह खो गया जब उसके नियंत्रण लिफाफे में सीमाएं पार हो गईं
- अंतरिक्ष यान प्रणोदन
संदर्भ
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- ↑ "Reaction/Momentum Wheel". NASA. Retrieved 15 June 2018.
- ↑ "Attitude Control". Universität Stuttgart Institut für Raumfahrtsysteme. Retrieved 12 August 2016.
- ↑ Belew, Leland F., ed. (1977). "We Can Fix Anything". Skylab, Our First Space Station. NASA. SP-400.
- ↑ "israels-moon-mission-launched-successfully". Globes. 22 February 2019.
- ↑ "spaceil-conducts-another-successful-maneuver". Globes. 19 March 2019.
- ↑ [1] Spacecraft Gyroscopes And Reaction Wheels. You Can Never Have Enough | Fraser Cain | Universe Today | Aug, 2019
- ↑ "crowdfunded-spacecraft-lightsail-2-prepares-to-go-sailing-on-sunlight".
- ↑ W. Bialke, E. Hansell "A Newly Discovered Branch of the Fault Tree Explaining Systemic Reaction Wheel Failures And Anomalies", 2017
- ↑ 10.0 10.1 "Team Hubble: Servicing Missions -- Servicing Mission 3B".
Astronauts replaced one of the four Reaction Wheel Assemblies that make up Hubble's Pointing Control System.
- ↑ 11.0 11.1 Carré, D. J.; Bertrand, P. A. (1999). "Analysis of Hubble Space Telescope Reaction Wheel Lubricant". Journal of Spacecraft and Rockets. 36 (1): 109–113. Bibcode:1999JSpRo..36..109C. doi:10.2514/2.3422.
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- ↑ "NASA Ends Attempts to Fully Recover Kepler Spacecraft, Potential New Missions Considered". August 15, 2013. Retrieved August 15, 2013.
- ↑ Overbye, Dennis (August 15, 2013). "NASA's Kepler Mended, but May Never Fully Recover". New York Times. Retrieved August 15, 2013.
- ↑ Wall, Mike (August 15, 2013). "Planet-Hunting Days of NASA's Kepler Spacecraft Likely Over". Space.com. Retrieved August 15, 2013.
- ↑ "Kepler: NASA retires prolific telescope from planet-hunting duties". BBC News. 16 August 2013.
- ↑ Hunter, Roger. "Kepler Mission Manager Update: Pointing Test Results". NASA.gov. NASA. Retrieved 24 September 2013.
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- ↑ 22.0 22.1 Cook, Jia-Rui C. (August 18, 2012). "Dawn Engineers Assess Reaction Wheel". NASA / Jet Propulsion Laboratory. Archived from the original on March 15, 2015. Retrieved January 22, 2015.
- ↑ [2] NASA's Swift Observatory in Safe Mode, Team Investigating Reaction Wheel | Nasa | Nasa news | January 2022]
बाहरी कड़ियाँ
- Sinclair, Doug; Grant, C. Cordell; Zee, Robert E. (2007). "Enabling Reaction Wheel Technology for High Performance Nanosatellite Attitude Control" (PDF).
- "Reaction Wheel at Wolfram Research". June 2008.
- Markley, F. Landis; Reid G. Reynolds; Frank X. Liu; Kenneth L. Lebsock (2009). "Maximum Torque and Momentum Envelopes for Reaction Wheel Arrays" (PDF). Archived (PDF) from the original on 2022-10-09.
