Orientační systém kosmické lodi je jedním z palubních systémů kosmické lodi , který poskytuje určitou polohu os vozidla vzhledem k určitým daným směrům. Potřeba tohoto systému je způsobena následujícími úkoly:
Úkoly prováděné přístrojem mohou vyžadovat jak trvalou orientaci, tak krátkodobou orientaci. Orientační systémy mohou poskytovat jednoosou nebo plnou (triaxiální) orientaci. Orientační systémy, které nevyžadují energetické náklady, se nazývají pasivní, zahrnují: gravitační , inerciální, aerodynamické atd. Mezi aktivní systémy patří: orientační proudové motory , gyrodiny , setrvačníky, solenoidy atd., vyžadují energii uloženou na palubním zařízení. V pilotované kosmonautice se kromě automatických orientačních systémů používají systémy s ručním ovládáním.
Elektronově-optické senzory se obvykle používají jako senzory pro aktuální polohu aparátu, přičemž jako referenční body se používají různá nebeská tělesa: Slunce , Země, Měsíc, hvězdy . Používá se viditelné nebo infračervené spektrum , druhé je výhodnější například pro Zemi, protože v infračervené oblasti spektra se denní a noční strana mírně liší.
Kromě optických senzorů lze použít iontové senzory, senzory magnetického pole Země a gyroskopické senzory.
Při přechodu z jedné oběžné dráhy na druhou, přechodu na sestupovou trajektorii, kdy pracuje hlavní pohonný systém, je nutné zachovat směr os vozidla nezměněný. K vyřešení tohoto problému je navržen stabilizační systém . Při stabilizaci je velikost rušivých sil a momentů mnohem vyšší a jejich kompenzace vyžaduje značné energetické náklady. Doba pobytu v tomto režimu je relativně krátká.
Stabilizační a orientační systémy jsou vzhledem k blízkosti svých úkolů často částečně kombinovány, například využívají stejná čidla. V takových případech lze hovořit o jednotném systému orientace a stabilizace kosmické lodi .
Tyto systémy jsou ekonomické, ale mají řadu omezení.
Tento stabilizační systém využívá gravitační pole planety, pro Zemi je jeho využití efektivní pro výšky oběžné dráhy od 200 km do 2000 km.
Využití tohoto systému je možné na nízkých drahách, kde jsou zbytky atmosféry, pro Zemi jsou to výšky od 200 do 400 km. Pro výšky nad 2500 km je možné využít tlak slunečních paprsků k vytvoření podobného systému.
Instalací permanentních magnetů na palubu přístroje je možné dosáhnout určité polohy přístroje vzhledem k siločarám magnetického pole Země . Pokud se místo permanentních magnetů použijí solenoidy , je možné efektivní řízení polohy, takový systém již patří do kategorie aktivních. Použití elektromagnetických systémů pro planety podobné Zemi je možné ve výškách od 600 do 6000 km.
Systémy tohoto typu vyžadují energii.
Plynové trysky nebo mikroproudové trysky jsou schopny generovat velké ovládací síly a odrazit tak téměř každou poruchu. Tato vlastnost způsobila, že tento způsob řízení polohy kosmické lodi je velmi rozšířený jak v problémech aktivní orientace, tak stabilizace.
K vytvoření tahu lze využít energii stlačeného plynu (nejčastěji dusíku nebo helia ), rozklad hmoty, spalování kapalného nebo tuhého paliva, elektrickou energii (viz elektrický raketový motor ) atd.
Inerciální setrvačníky a gyrodiny se používají k orientaci a stabilizaci masivních kosmických lodí na stacionárních drahách . Otáčení setrvačníku obvykle zajišťuje elektromotor.
Systém založený na inerciálních setrvačnících je účinný zejména při střídavých poruchách, ale pokud jsou poruchy jednosměrné, pak je po chvíli dosaženo hranice ovladatelnosti a je nutný zásah pomocí nějakého jiného stabilizačního systému, například zapnutí raketového motoru. („vykládka“).
Orientační systém v programu Sojuz-Apollo