리액션 휠
인공위성에 주로 사용되는, 질량을 가진 물체의 운동에 의한 자세제어를 실시하는 자세제어 장치. 전기 모터를 써서 플라이휠 디스크의 회전속도를 높이거나 낮춰서 그 반작용으로 인공위성의 방향을 바꾸는 원리이다.
리액션 휠은 각운동량 보존법칙을 이용한 것으로, 인공위성의 전체 각운동량이 보존되는 것을 이용하여 원하는 자세방향과 반대되는 회전방향으로 운동량 변화를 발생시켜 리액션 휠을 제외한 나머지 기체의 자세를 변화시키는 구조다. 바꿔 말하면 국소부위의 운동량이 변화한 상태를 유지되지 못한다면 나머지 부위의 운동량 변화도 유지되지 못하며 기체 전체의 운동량은 변하지 않는다.
이러한 원리 때문에 리액션 휠은 고정된 위치에서 단지 자세만 바꾸면 그만인 인공위성에서는 적합해도,[1] 자세의 변경만이 아니라 위치 자체의 변경도 행할 필요가 있는 우주왕복선과 같은 유인우주선이나 우주탐사선 등에는 다소 부적합한 면이 있기도 하다. 따라서 유인우주선이나 우주탐사선의 경우에는 자세제어 장치로서 RCS 등의 분사 추진 시스템이 탑재되고 있다. 물론 그렇다고 유인우주선이나 우주탐사선이 리액션 휠을 아예 쓰지 않는 것은 아니므로 유의. 우주탐사선 같은 경우에는 자세제어 장치로서 사용하는 것 외에도, 일종의 자이로스코핑 장치로서 리액션 휠을 사용하기도 한다.[2]
리액션 휠은 각운동량 보존법칙을 이용한 것으로, 인공위성의 전체 각운동량이 보존되는 것을 이용하여 원하는 자세방향과 반대되는 회전방향으로 운동량 변화를 발생시켜 리액션 휠을 제외한 나머지 기체의 자세를 변화시키는 구조다. 바꿔 말하면 국소부위의 운동량이 변화한 상태를 유지되지 못한다면 나머지 부위의 운동량 변화도 유지되지 못하며 기체 전체의 운동량은 변하지 않는다.
이러한 원리 때문에 리액션 휠은 고정된 위치에서 단지 자세만 바꾸면 그만인 인공위성에서는 적합해도,[1] 자세의 변경만이 아니라 위치 자체의 변경도 행할 필요가 있는 우주왕복선과 같은 유인우주선이나 우주탐사선 등에는 다소 부적합한 면이 있기도 하다. 따라서 유인우주선이나 우주탐사선의 경우에는 자세제어 장치로서 RCS 등의 분사 추진 시스템이 탑재되고 있다. 물론 그렇다고 유인우주선이나 우주탐사선이 리액션 휠을 아예 쓰지 않는 것은 아니므로 유의. 우주탐사선 같은 경우에는 자세제어 장치로서 사용하는 것 외에도, 일종의 자이로스코핑 장치로서 리액션 휠을 사용하기도 한다.[2]
[1] 중대형위성부터는 일반적으로 추력기를 포함한다. 자세 자체는 리액션 휠만으로 조정이 가능하지만 우주쓰레기를 회피한다든지 고도를 올릴 때는 추력기가 필요하기 때문이다.[2] 일반적인 중력이 있는 곳의 자이로스코프는 우주 환경에서 사용이 불가능하다.