Bobină magnetică
Acest articol sau secțiune despre subiectul astronauticii nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
O bobină magnetică este un tip de control al atitudinii și sistem de stabilizare utilizat pe sateliți . Este alcătuit dintr-o serie de bobine ale unui material conductor și funcționează prin generarea unui câmp magnetic care interacționează cu câmpul magnetic al planetei producând un moment mecanic în satelit.
Operațiune
Bobinele magnetice sunt în esență electromagneti care generează un câmp magnetic anizotrop atunci când sunt traversate de un curent electric. Câmpul magnetic poate fi apoi controlat prin pornirea și oprirea curentului care curge prin bobine. În acest scop este de obicei utilizat un control automat retroactiv . Bobinele sunt de obicei atașate la structura satelitului, astfel încât orice forță magnetică exercitată de bobine pe câmpul magnetic înconjurător produce un moment mecanic opus în jurul centrului de masă al satelitului. Acest lucru vă permite să creați o rotație controlată a satelitului folosind numai electricitate.
Există, de obicei, trei seturi de viraje, deși una sau două configurații de seturi pot fi suficiente în aplicații în care nu este necesar controlul complet al atitudinii sau în care forțele externe, cum ar fi dragul, permit controlul subimplementat . Cele trei serii de bobine sunt de obicei aranjate perpendicular între ele pentru a asigura simetria de rotație a câmpului magnetic generat.
Unii sateliți foarte mici folosesc magneți permanenți în loc de bobine magnetizabile electric.
Beneficii
Bobinele magnetice sunt instrumente ușoare și fiabile și absorb puțină energie electrică . Spre deosebire de motoarele de rachetă , care consumă propulsor și, prin urmare, masă pentru a funcționa, acestea nu au o durată prestabilită, dar sunt teoretic capabile să funcționeze pe o perioadă nedeterminată atâta timp cât primesc suficientă energie electrică.
O altă forță față de alte sisteme de control al atitudinii, cum ar fi roțile de reacție, este absența pieselor în mișcare, ceea ce face ca bobinele magnetice să fie unul dintre cele mai rezistente la defecte.
Dezavantaje
Principalul dezavantaj al bobinelor magnetice este necesitatea unei densități mari a câmpului magnetic pentru a roti sateliți deosebit de masivi sau, în general, pentru a obține rotații foarte rapide. La rândul său, acest lucru necesită un curent mare în bobine sau un câmp magnetic extern puternic; totuși, acesta din urmă depinde de planetă și nu poate fi schimbat. Din acest motiv, cuplul produs este în general scăzut și este util doar pentru rotirea satelitului la unghiuri foarte mici și de multe ori nu este suficient pentru un control precis al atitudinii.
Un alt dezavantaj este dependența de câmpul magnetic al planetei, ceea ce face ca această abordare să nu fie potrivită pentru misiuni interplanetare sau chiar orbite ale Pământului deosebit de înalte, cum ar fi cele geosincrone . Dependența de câmpul magnetic al planetei, care în cazul Pământului este foarte variabilă, face ca acest control să fie foarte neliniar . De asemenea, este imposibil să se controleze atitudinea satelitului pe toate cele trei axe chiar și folosind toate cele trei serii de bobine, deoarece momentul poate fi generat doar perpendicular pe vectorul câmpului magnetic al planetei.
Un satelit rotativ încorporat într-un material conductor tinde să-și piardă momentul de rotație atunci când se află în câmpul magnetic al Pământului datorită generării de curenți turbionari în interiorul acestuia și, prin urmare, a creării unei forțe de frânare proporționale cu viteza de rotație. Acest lucru implică faptul că bobinele magnetice trebuie menținute să funcționeze continuu pentru a contrabalansa forțele rezistive, care necesită o alimentare constantă de energie.
