Fagstoff

Treaksestabilisering

Publisert: 29.09.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Med stadig økende krav til generering av effekt og med stadig mer kompliserte antennesystemer, ble rotasjons-stabiliserte plattformer etter hvert utilstrekkelige. Det ble derfor utviklet satellittplattformer som hadde styring av bevegelsen om alle aksene, og som derfor  kunne utformes geometrisk mer fritt. Solcellepanelene for eksempel kunne settes på vinger som kontinuerlig ble rettet inn mot sollyset, etter som satellittene beveget seg i bane rundt jorda. Denne typen satellitter kalles treaksestabiliserte.

 

Referansesystem for treaksestabilisert satellitt. Illustrasjon.3d-sat
Kunstner: Narom
  Referansesystem for treaksestabiliserte satellitter.

 

TreaksestabiliserinTreaksestabilisering
Opphavsmann: Gunnar Stette
 
Retningsmåling. Foto.Retningsmåling
Forfatter: Narom
 

Δy = (A+B) - (C+D)

Δx = (B+D) - (A+C)

Når satellitten er rettet mot sentrum av jorda, er  A = B = C = D. Da er

Δx = Δy = 0.

 

Infrared_ewInfrared_ew
Forfatter: Gunnar Stette

Satellitten peker for langt mot vest, (B+D) > (A+C)

Δx > 0.

InfraredInfrared_ns
Forfatter: Gunnar Stette

Satellitten peker for langt mot sør, (A+B) > (D+C)

Δy > 0.

 

Referansesystem

Det referansesystemet vi benytter ved retningskontroll av geostasjonære satellitter, er vist på figuren. Det viser en satellitt som beveger seg østover i ekvatorialplanet. Venstre solcellepanel peker mot nord. Nadir er retningen fra satellitten til fotpunktet, skjæringspunktet mellom jordoverflata og ei linje fra satellitten til jordsentrum. Betegnelsene er hentet fra det maritime fagspråket, og vinklene representerer rull, stamp og giring (roll, pitch and yaw).

Styring av treaksestabiliserte satellitter

Problemet i verdensrommet er at vi mangler et fast punkt. Derfor må vi benytte reaksjonskraften fra raketter for å kunne bevege en satellitt. Hvis vi vil dreie den, må vi på samme måten benytte det reaksjonsmomentet vi får ved å akselerere eller retardere et momenthjul. Vi kan oppnå hvilken som helst rotasjon av en satellitt ved å benytte tre momenthjul, ett om hver hovedakse i et xyz-system, som vist på figuren. Siden reaksjonshjulet har mindre treghetsmoment enn satellittplattformen, vil vinkelforandringen for satellitten bli tilsvarende mindre enn vinkelforandringen for reaksjonshjulet.

Momenthjul

Momenthjul må ikke forveksles med gyrohjul som har til hensikt å øke den gyroskopiske stivheten.

Måling av retning for treaksestabiliserte satellitter

Det prinsippet som benyttes for måling av retning for rotasjonsstabiliserte satellitter (se Rotasjonsstabilisering), fungerer ikke for treaksestabiliserte. Da kan det i stedet benyttes et prinsipp som vist på figurene.

Her benyttes IR-detektorer med en mottakeråpning som har form av en spalte. Et system med fire slike detektorer rettes mot jorda, og effekten fra hver av dem registreres og sammenlignes. Når en del av et synsfelt for en detektor dekker jordoverflata, som er betydelig varmere enn verdensrommet, vil effekten være proporsjonal det arealet som dekker jorda, vist med rødt på figurene. Når gruppen av de fire IR-sensorene er rettet mot sentrum av jorda, vil hver sensor peke mot kanten av jorda og effekten fra hver av detektorene være den samme. Verdiene for differensspenningen Δx og Δy er da null.

Måling av retning med infrarøde detektorer kan skje både ved dag og natt, da det er varmeutstrålingen som betyr noe. Det kan også utføres om det er skydekke på jorda, fordi skydekket er lavt i forhold til jorddiameteren, og fordi temperaturen på skydekket er betydelig høyere enn for det kalde verdensrommet.

Problemet oppstår når solskiva kommer innenfor synsfeltet til IR-sensorene. Det skjer når satellitten er nær kanten av jordskyggen. Da må andre enheter overta, for eksempel gyro. Gyro er også viktig for kontroll av retninger under banemanøvrer.

Ved siden av å måle retning til jorda kan det være viktig å måle retning til andre himmellegemer, i første rekke til sola, blant annet for innretning av solcellepaneler. Sola er ei kraftig, tilnærmet punktformet signalkilde.

Relatert innhold

Generelt