Sistemul de orientare a navei spațiale este unul dintre sistemele de bord ale navei spațiale , oferind o anumită poziție a axelor vehiculului față de anumite direcții date. Necesitatea acestui sistem se datorează următoarelor sarcini:
Sarcinile îndeplinite de aparat pot necesita atât orientare permanentă, cât și orientare pe termen scurt. Sistemele de orientare pot oferi o orientare pe o singură axă sau completă (triaxială). Sistemele de orientare care nu necesită costuri energetice se numesc pasive, ele includ: gravitaționale , inerțiale, aerodinamice etc. Sistemele active includ: motoare cu reacție de orientare , girodine , volante, solenoizi etc., acestea necesită energie stocată la bordul aparatelor. În astronautica cu echipaj , pe lângă sistemele automate de orientare, se folosesc sisteme cu control manual.
Senzorii electrono-optici sunt utilizați de obicei ca senzori pentru poziția curentă a aparatului, folosind diferite corpuri cerești ca puncte de referință: Soare , Pământ, Lună, stele . Se utilizează spectrul vizibil sau infraroșu , al doilea este mai convenabil, de exemplu, pentru Pământ, deoarece în regiunea infraroșu a spectrului, părțile de zi și de noapte diferă ușor.
Pe lângă senzorii optici, pot fi utilizați senzori de ioni, senzori ai câmpului magnetic al Pământului și senzori giroscopici.
În timpul trecerii de la o orbită la alta, trecerea la traiectoria de coborâre, când sistemul principal de propulsie funcționează, este necesar să se mențină neschimbată direcția axelor vehiculului. Pentru a rezolva această problemă, este proiectat un sistem de stabilizare . În timpul stabilizării, amploarea forțelor și momentelor perturbatoare este mult mai mare, iar compensarea lor necesită costuri energetice semnificative. Durata șederii în acest mod este relativ scurtă.
Sistemele de stabilizare și orientare, datorită proximității sarcinilor lor, sunt adesea combinate parțial, de exemplu, folosesc aceiași senzori. În astfel de cazuri, se poate vorbi de un sistem unificat de orientare și stabilizare a navei spațiale .
Aceste sisteme sunt economice, dar au o serie de limitări.
Acest sistem de stabilizare folosește câmpul gravitațional al planetei, pentru Pământ utilizarea lui este eficientă pentru altitudini orbitale de la 200 km la 2000 km.
Utilizarea acestui sistem este posibilă pe orbite joase, unde există rămășițe din atmosferă, pentru Pământ acestea sunt altitudini de la 200 la 400 km. Pentru altitudini de peste 2500 km, este posibil să folosiți presiunea razelor solare pentru a crea un sistem similar.
Prin instalarea magneților permanenți la bordul aparatului , este posibil să se obțină o anumită poziție a aparatului în raport cu liniile de forță ale câmpului magnetic al Pământului . Dacă se folosesc solenoizi în loc de magneți permanenți , atunci devine posibil controlul efectiv al poziției, un astfel de sistem aparținând deja categoriei celor activi. Utilizarea sistemelor electromagnetice pentru planete asemănătoare Pământului este posibilă la altitudini de la 600 la 6000 km.
Sistemele de acest tip necesită energie.
Duzele de gaz sau propulsoarele cu microîmpingere sunt capabile să genereze forțe mari de control și astfel să evite aproape orice perturbare. Această proprietate a făcut ca această metodă de control al atitudinii navei spațiale să fie foarte comună atât în problemele de orientare activă, cât și de stabilizare.
Pentru a crea tracțiune, se poate folosi energia gazului comprimat (de obicei azot sau heliu ), descompunerea materiei, arderea combustibilului lichid sau solid, energia electrică (vezi motorul rachetei electrice ), etc.
Volanele inerțiale și girodinele sunt folosite pentru a orienta și stabiliza nave spațiale masive pe orbite staționare . Rotirea volantului este asigurata de obicei de un motor electric.
Un sistem bazat pe volante inerțiale este deosebit de eficient cu perturbații alternative, dar dacă perturbările sunt unidirecționale, atunci după un timp se atinge limita de control și este necesară intervenția cu ajutorul unui alt sistem de stabilizare, de exemplu, pornirea unui motor rachetă. ("descărcare").
Sistem de orientare în programul Soyuz-Apollo