6.8K
2313
航天器天平動
重力梯度穩定是航天器或自然天體在中心天體的引力場作用下具有穩定的平衡姿態,從而能夠保持對中心天體定向的性質。在自然界中,月球有一面總是朝著地球,就是因為月球在地球的重力梯度力矩作用下獲得了重力梯度穩定。
如果航天器的三個主慣量矩不相等,由于作用在航天器各部分質量上的地球或其他天體引力有差異,其合力矩一般不為零,該合力矩稱為重力梯度力矩。航天器的某些姿態下重力梯度力矩等于零,為平衡姿態。這些平衡姿態有的是穩定的,有的是不穩定的。工程上總是選取穩定的平衡姿態作為航天器運行的標稱姿態。
被動穩定的航天器當偏離其平衡姿態時(因初始姿態不同于平衡姿態或者在外力矩作用下偏離原來的平衡姿態),重力梯度力矩作為恢復力矩,將形成無阻尼振蕩,使航天器在平衡姿態周圍作往復振蕩(像單擺那樣繞最大慣量軸不停地擺動),這種周期性振蕩稱為天平動。航天器天平動周期很長,與軌道周期屬于同一數量級。
為了提高航天器的指向精度,需要對天平動進行阻尼。天平動阻尼的本質是將航天器姿態運動的轉動動能轉化為熱能散到太空中,使其運動趨于最小能量狀態的平衡點。