Cosa succede a un Control Moment Gyro quando un veicolo spaziale usa il suo sistema RCS?

Lo spostamento del software è usato per evitare conflitti tra i CMG e i propulsori. Le seguenti modalità software sono disponibili per la configurazione del controllo d'assetto*.

Quando il segmento USA è in controllo d'assetto, la modalità USA sarà CMGTA e la modalità russa sarà CMGTA. CMGTA sta per Control Moment Gyroscope Thruster Assist. Ciò significa che i CMG sono incaricati e responsabili del controllo d'assetto, ma se hanno bisogno di assistenza dai propulsori russi, possono chiedere tale assistenza sotto forma di una richiesta di coppia di desaturazione. Più su questo tra un momento.

Se vogliamo che i propulsori eseguano effettivamente una manovra, cambiamo prima le modalità del software. Gli Stati Uniti passeranno alla modalità Drift e i russi passeranno alla modalità Thrusters. In Drift, i CMGs sono comandati per mantenere un livello di slancio fisso (non mettere coppie sul veicolo). In Thrusters, il software e l'hardware russo sono responsabili del controllo dell'assetto.

Siamo molto attenti a questo processo di modificazione perché non vogliamo creare una lotta di forza. In una lotta di forza, i propulsori vinceranno sempre, ma sprecheranno propellente nel farlo, e i CMG potrebbero essere danneggiati.

Ok, torniamo alle coppie di desaturazione. All'interno della travatura Z1 della ISS, ci sono quattro CMG. Ognuno di questi CMG contiene una ruota d'acciaio da 220 lb (98 kg) che gira a 6600 giri al minuto, creando un momento angolare di 3500 ft-lb-s (4745 N-m-s). Questo momento angolare è costante in grandezza. Non cambiamo la velocità delle CMG né la loro massa.

Quello che può cambiare, però, è la direzione del vettore momento. Ogni ruota è tenuta all'interno di due cardani, permettendo una rotazione completa di 360 gradi su ogni asse.

Il momento angolare totale della combinazione di tutte e quattro le CMG può essere manipolato cambiando la direzione delle singole ruote.

Se le quattro ruote finiscono per puntare nella stessa direzione (come nella figura a destra), descriviamo le CMG come saturate. Ciò significa che la quantità di moto è al massimo (14.000 ft-lb-s o 18.981 N-m-s). Le CMG non possono più fornire una coppia nella direzione desiderata, qualsiasi cosa facciano sarà contraria alla necessità e quindi la considereremo una perdita di controllo dell'assetto. Per evitare questo, facciamo delle desaturazioni. Quando la quantità di moto raggiunge una soglia definita dal software, il software calcolerà la coppia che sarà creata da un gimbaling delle CMGs ad una quantità di moto inferiore. Il software invierà quindi una richiesta al segmento russo di accendere i loro propulsori per produrre una coppia uguale e contraria mentre i CMGs si inclinano indietro. Questo evita che la ISS si sposti dall'assetto mentre i CMGs sono in gimbaling.

*Non pensate nemmeno di suggerire una modifica che cambi l'assetto in altezza.