Вращение и ориентация с стабилизацией в космосе.

Question

Если предмету/строению необходимо вращаться вокруг своей оси в космосе (предположим для создания искусственной силы тяжести на внутренней поверхности) , то не повлияет ли данный факт на возможности ориентации и стабилизации оного, и какие методы мы можем для этого использовать?

Answer 1

Может повлиять. Важно вокруг какой оси происходит вращение. Если это ось с наибольшим моментом инерции, то вращение не должно по иде ничему мешать. Если это ось с наименьшим моментом инерции, то вращение вначале будет стабильным, но по мере рассеивание энергии аппарат будет стремиться перейти к вращению вокруг оси с наибольшим моментом инерции и нужно будет постоянно коректировать его ориентацию. Если же вращение будет происходить по оси с средним моментом инерции, то вращение будет не стабильным и аппарат будет кувыркаться, см. эффект Джанибекова - лучше вокруг это оси не вращаться . Ну или потребуется очень точная и быстрая коректировка ориентации.

Answer 2

Да, приходит на ум несколько моментов:
Если возникает дисбаланс, то центрифуга начнет биения, с сответствующими изменениями силы тяжести в разных местах. На всяких баках с жидкостями, трубопроводах может сказаться, на осевом узле. Потребуется автоматическая система балансировки, к примеру, перекачкой запасов топлива или жидкости внешнего радиационного экрана.

Если центрифуга в виде колеса (тора) , то всё хорошо. Но если это длинный цилиндр, вращение вокруг продольной оси (с наименьшим моментом) будет неустойчивым, цилиндр будет стремиться закувыркаться вокруг поперечной оси.

Если нам нужно повернуть корабль с центрифугой, Кориолисов эффект потянет её в перпендикулярном направлении. Традиционно решается сцеплением на жесткой оси двух центрифуг, вращающихся в противоположные стороны (это же почти спасает от предыдущей проблемы, как в проекте цилиндров ОНейла) .

Отдельная проблема - стыковка и ориентация приборов связи. Потребуется или закручивать стыкующийся корабль (Одиссея 2001, Интерстеллар) , или иметь неподвижный узел стыковки (и антенн связи) на оси, с переходным кольцевым шлюзом, с сответствующими проблемами трения и герметизации, скользящих контактов, сальников и т. д.