מערכת בקרת תגובה
מערכת בקרת תגובה (באנגלית: Reaction Control System, בראשי תיבות: RCS) היא מערכת אשר משמשת חלליות לשלוט בהכוון של החללית באמצעות מנועים רקטיים קטנים או באמצעות גלגלי תגובה (אנ'). יישום נוסף הוא שליטה בהכוון של משגרים בזמן המראות אנכיות, ולנחיתות במהירויות נמוכות מהממוצע. דוגמה מפורסמת למערכת בקרה תגובה, הם המנועים המופנים של מטוס ההרייר ("המטוס הקופץ" הבריטי) היכול להמריא במאונך.
תפקידה של מערכת בקרה תגובה הוא לספק דחף קטן יחסית לכיוון מסוים ובכך לשלוט על סיבוב הכלי בשלושת הצירים (עלרוד, סבסוב, גלגול). אמנם, מערכות אלו מצוידות לרוב בכמה מנועים גדולים וקטנים כדי לאפשר תגובה בעוצמות שונות.
גלגלי תגובה יכולים לסובב חללית רק סביב מרכז המסה שלה (מומנט); הם אינם מסוגלים להזיז את החללית ממקום אחד לאחר (Translation).
שימושים של המערכת
עריכהשימושיהם העיקריים של מערכות אלו הם:
- שליטה בנטייתו של הכלי בעת החדירה לאטמוספירה
- שמירת עצמים במסלול כבידתי יציב
- ביצוע תנועות זעירות בזמן עגינת שני כלים
- שליטה בכיוון אליו פונה הכלי
- גיבוי למערכות ירידה ממסלול
- ביצוע בעירות קטנות המשמשות להעברת דלק למנועים הראשיים
שלושת צירי הטיס
משום שהחללית מכילה כמות נמוכה יחסית של דלק למערכות אלה והסיכוי לתדלק אותן קטן, מערכות בקרת תגובה חלופיות פותחו כדי לחסוך דלק. עבור שמירת מסלול יציב, חלליות (במיוחד אלה במסלול גיאוסינכרוני) משתמשות במנועים בעלי מתקף סגולי גבוה יחסית כגון מנועי יונים שונים ומנועי פריקה חשמלית. כדי לשלוט בנטייה, מספר חלליות, כולל תחנת החלל הבינלאומית, משתמשות בגלגלי מומנטום אשר מסתובבים כדי לשלוט בקצבי הסיבוב של הכלי.
בחלליות
עריכההחללית מרקורי ותא החזרה של ג'מיני השתמשו גם הם בקבוצות של חרירים כדי לספק בקרה על נטיית הכלי. מנועי הבקרה היו מחוץ למרכז הכובד שלהם, ובכך סיפקו מומנט סיבוב גבוה לקפסולה. החללית ג'מיני יכלה גם להתאים את מסלול כניסתה מחדש לאטמוספירה על ידי גלגול, אשר מזיז את הדחף שלא במרכזה. מנועי הבקרה של מרקורי השתמשו במי חמצן כדלק אשר הפך לאדים כאשר הועבר דרך מסך של טונגסטן. מנועי הבקרה של ג'מיני השתמשו בהידרזין מונו-מתילי היפרגולי (הניצת מעצמו), המוכר בתור MMH, כדלק ובדו-חנקן ארבע-חמצני כמחמצן (N2O4).
החללית ג'מיני הייתה מצוידת גם במערכת נטייה ותנועה במסלול ומערכת תמרון, דבר אשר הפך אותה לחללית המאוישת הראשונה עם האפשרות לתרגם את מקומה, כמו גם יכולת סיבוב. בקרת נטייה במסלול הושגה על ידי הפעלה בזוגות של שמונה מנועים עם 110 ניוטונים כוח אשר מוקמו סביב היקף מודול המתאם שלה בקצהו האחורי. בקרת העתקת המיקום הצדדית סופקה על ידי ארבעה מנועים בעלי כוח של 440 ניוטונים אשר מוקמו סביב ההיקף בקצה הקדמי של מודול המתאם (קרוב למרכז המסה של החללית). שני מדחפים אשר פנו קדימה עם כוח של 380 ניוטונים באותו מיקום, סיפקו העתקת מיקום לאחור. שני מדחפים בעלי כוח של 440 ניוטונים הממוקמים בחלקו האחורי של מודול המתאם, סיפקו דחף קדמי, שיכל לשמש לשינוי מסלול הכלי.
תא הפיקוד של אפולו היה מצויד ב-12 מדחפים הייפרגולים לשליטה בנטייה שלו ובכיוון כניסתו לאטמוספירה בדומה לג'מיני.
תא השירות של אפולו ומודול הנחיתה הירחי היו מצוידים כל אחד ב-16 מנועי RD-4 הייפרגוליים מקובצים לאשכולות חיצוניים של ארבעה, כדי לספק שליטה בנטייתו ובהעתקת מיקומו של הכלי. האשכולות היו ממוקמים ליד מרכזי הכובד של הכלים, ונורו בזוגות בכיוונים מנוגדים לשליטה על הנטייה והסיבוב של הכלים.
בחלקה האחורי של החללית סויוז ממוקמים זוג מדחפי העתקה. מדחפי הפעולה הנגדית מתואמים באופן דומה באמצע החללית (ליד מרכז המסה) ופונים קדימה וכלפי חוץ.
אלה פועלים בזוגות כדי למנוע מהחללית להסתובב בצורה בלתי רצויה. מדחפי התנועה הרוחבית מורכבים קרוב למרכז המסה של החללית בזוגות.
במטוסי חלל
עריכה
ה- X-15 התת-מסלולי ומקבילו לאימוני כלי אוויר-חלל, ה-NF-104 AST (אנ'), נועדו לטוס בגובה רב, שהפך את משטחי ההיגוי האווירודינמיים שלהם לבלתי יעילים. הפתרון היה להתקין מנועים רקטיים שנועדו לשליטה על ההכוון של המטוס. המנועים הרקטים המיועדים לעלרוד וסבסוב המטוס ממוקמים בחרטום, קדמית לתא הטייס, ומחליפים מערכת מכ"ם במיקומה הסטנדרטי. ואילו המדחפים המיועדים לגלגול הכלי ממוקמים על הכנפיים. גם מטוס ה-X-20, שנועד להיכנס למסלול סביב כדור הארץ, המשיך דפוס מיקום זה.
שלא כמו אלה, למעבורת החלל היו הרבה יותר מדחפים, מפני שנדרשה לבצע תמרוני עגינה במסלול. מדחפי המעבורת ששימשו להרמת אף (עלרוד חיובי) היו מקובצים בצידי המקפת, והיו מופנים כלפי מטה, מכיוון שלא היה ניתן לעשות חרירים במגן החום. המדחפים ששימשו להורדת האף (עלרוד שלילי) היו מורכבים על כיסויי המנועים מאחור בחלקו האחורי של הכלי.
מערכות בתחנת החלל
עריכהתחנת החלל הבינלאומית משתמשת בגירוסקופים מונעי חשמל כמערכת העיקרית לשמירת נטייתה, ובמערכות בקרת תגובה כגיבוי ותוספת לג'יירוסקופים.[1]
