Wird es aufgrund der Wechselwirkung des magnetischen Drehmomenterzeugers mit dem Restmagnetfeld des Raumfahrzeugs Drehmomente auf das Raumfahrzeug geben?

Angenommen, der Magnetorquer und die felderzeugende Elektronik sind beide starr an dem Würfel des Raumfahrzeugs befestigt. Verweise auf unterstützende Papiere/Artikel wären großartig. Danke.

Würde das Restfeld die Leistung des Magnetorquers aufgrund der Erzeugung von Gegen-EMK beeinträchtigen? Um dies aufzuheben, muss mehr Strom geleitet werden, um das gleiche Drehmoment zu erhalten (falls die Polarität der EMK entgegengesetzt ist) und weniger Strom in die andere Richtung, wo die EMK-Polarität günstig ist. Konstantes externes Feld angenommen.

Suchen Sie nach der theoretischen Existenz einiger Drehmomente, wie klein sie auch sein mögen, oder suchen Sie nach einem praktisch signifikanten Wert? Bei letzterem solltest du wohl etwas abklären.
Jedes Drehmoment an den Magnetorqueren wird ein gleiches und entgegengesetztes Drehmoment an den Komponenten des Raumfahrzeugs verursachen, mit denen sie interagieren; aber da beide Teil des Raumfahrzeugs sind, ist das Nettodrehmoment Null. (Andernfalls könnten Sie sich "kostenlos" drehen und die Drehimpulserhaltung verletzen.)
Ich stimme den vorherigen Kommentaren zu. Ich sehe zwei weitere Richtungen für Ihre Frage: a) Nur um die unbeabsichtigten Effekte zu kalibrieren, was sind die Auswirkungen anderer Stromschleifen - entweder von einem sich ändernden Strom oder einem konstanten Strom auf ein Raumfahrzeug, das sich durch ein sich änderndes Magnetfeld bewegt, ist es möglicherweise am einfachsten diese selbst für die interessierende Situation zu bewerten, da sie ansonsten offen ist
b) In einem komplexeren System, in dem ein aktiver Regelkreis mit einem Lagesensor (möglicherweise sogar einem Magnetometer) verwendet wird, um den Magnetorquer zu steuern, wie würden Sie dann die Lagestörungen von den unbeabsichtigten Satellitenstromschleifen isolieren, so dass der Regelkreis nicht funktioniert? Zündet der Magnetorquer-Schaltkreis nicht ständig, um Korrekturen vorzunehmen? Ich weiß nicht, was normale Praxis ist, ich stelle es einfach da draußen.
@2012rcampion Danke. Das habe ich gesucht.
@Puffin Ich verwende kein Magnetometer für die Lageregelung mit geschlossenem Regelkreis. Jedoch würde das Restfeld die Leistung des Magnetorquers aufgrund der Erzeugung von Gegen-EMK beeinträchtigen. Um dies aufzuheben, muss mehr Strom geleitet werden, um das gleiche Drehmoment zu erhalten (falls die Polarität der EMK entgegengesetzt ist) und weniger Strom in die andere Richtung, in der die EMK-Polarität bevorzugt wird. Konstantes externes Feld angenommen.
OK, verstanden, die Frage ist jetzt klarer, ich weiß nicht, zu detailliert für mich, aber es macht Sinn, dass Ihre Annahme der Fall sein sollte.

Antworten (2)

Ja, es gibt absolut Drehmomente, die auf dem Raumfahrzeug aus einer Kombination des Restmagnetfelds des Raumfahrzeugs (statisch, erzeugt durch magnetische oder paramagnetische Materialien in der Konstruktion) und der Dynamik erzeugt werden, die sich aus dem Fluss des elektrischen Stroms um das Raumfahrzeug herum ergeben. Es wird eine gewisse Wechselwirkung dieser Magnetfelder mit dem Magnetfeld der magnetischen Drehmomenterzeuger geben, die jedoch typischerweise minimal ist, da die Drehmomenterzeuger viel stärkere Felder erzeugen. Die einzelnen Drehmomentquellen addieren sich jedoch alle zu einer Vektorsumme.

Bei Raumfahrzeugen, bei denen der Wunsch besteht, diese Netzstörungen im Steuersystem zu minimieren, kann eine magnetische Ausgleichsübung durchgeführt werden. Während der Designphase wird die Verwendung von magnetischen Materialien minimiert. Wenn sie nicht eliminiert werden können, können Baugruppen vor der Integration entmagnetisiert werden. Nach der Integration kann der Restdipol des Raumfahrzeugs gemessen und dann durch Hinzufügen von Trimmmagneten eingestellt werden. Dies umfasst das Auswählen eines Ortes mit minimalen magnetischen Quellen, das Messen des Ortes, das Bringen des Raumfahrzeugs in diesen Bereich und das Drehen des Raumfahrzeugs, um die Wirkung auf einen stationären Sensor zu messen, um den Dipol des Raumfahrzeugs zu charakterisieren. Diese Übung kann mit dem Raumfahrzeug in verschiedenen Leistungszuständen durchgeführt werden, um das magnetische Drehmoment in den verschiedenen Grundbetriebsarten des Raumfahrzeugs zu charakterisieren. Beachten Sie, dass Solaranlagen einen großen Beitrag zum Dipol leisten können, da die Schleifen, durch die der Strom fließt, relativ groß sein können, wenn nicht genau darauf geachtet wird, wie die Rückverdrahtung ausgelegt ist. Daher kann es kritisch sein, die Paneele zu beleuchten und Strom von ihnen zu beziehen für diese Prüfung. Jede Hauptachse des Raumfahrzeugs wird gemessen, indem das Raumfahrzeug um diese Achse gedreht wird. Dann kann eine Vektorsumme berechnet werden, und falls gewünscht, können kleine Permanentmagnete auf das Raumfahrzeug geklebt und der Test wiederholt werden, bis die Nettomessung des magnetischen Dipols unter der gewünschten Grenze liegt. Eine gute Beschreibung eines magnetischen Sauberkeitsprogramms finden Sie hier: Daher kann es wichtig sein, die Panels zu beleuchten und für diesen Test Strom aus ihnen zu ziehen. Jede Hauptachse des Raumfahrzeugs wird gemessen, indem das Raumfahrzeug um diese Achse gedreht wird. Dann kann eine Vektorsumme berechnet werden, und falls gewünscht, können kleine Permanentmagnete auf das Raumfahrzeug geklebt und der Test wiederholt werden, bis die Nettomessung des magnetischen Dipols unter der gewünschten Grenze liegt. Eine gute Beschreibung eines magnetischen Sauberkeitsprogramms finden Sie hier: Daher kann es wichtig sein, die Panels zu beleuchten und für diesen Test Strom aus ihnen zu ziehen. Jede Hauptachse des Raumfahrzeugs wird gemessen, indem das Raumfahrzeug um diese Achse gedreht wird. Dann kann eine Vektorsumme berechnet werden, und falls gewünscht, können kleine Permanentmagnete auf das Raumfahrzeug geklebt und der Test wiederholt werden, bis die Nettomessung des magnetischen Dipols unter der gewünschten Grenze liegt. Eine gute Beschreibung eines magnetischen Sauberkeitsprogramms finden Sie hier:https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19710029225.pdf

Ich glaube nicht, dass ein Raumschiff über irgendeinen Mechanismus ein Drehmoment auf sich selbst ausüben kann. Das würde die Drehimpulserhaltung verletzen. Bei der magnetischen Sauberkeit geht es darum, das Drehmoment aufgrund des Magnetfelds des Fahrzeugs zu reduzieren, das bei externen Feldern interessant ist.
Ich habe (zumindest vorübergehend) abgelehnt, weil ich nicht verstehen kann, wie ein Raumschiff oder ein isolierter Körper ein Nettodrehmoment auf sich selbst ausüben kann. Sicherlich kann es lokale Drehmomente geben, aber ich nehme an, die Frage betrifft nur ein Drehmoment um den Massenmittelpunkt des gesamten Raumfahrzeugs, eines, das eine Starrkörperrotation des Raumfahrzeugs um ihn herum induzieren würde, und ich glaube nicht, dass Sie das sind in dieser Antwort beschreiben.
Vielleicht reicht es aus, wenn Sie Ihre Antwort am Anfang einschränken und erklären, dass kein Nettodrehmoment vorhanden ist. Im Moment haben wir eine Ja- und eine Nein- Antwort auf dieselbe Frage, aber ich glaube nicht, dass eine der beiden Antworten der Erhaltung des Drehimpulses widersprechen soll.
Der Magnetorquer liefert ein externes Drehmoment, während Sie über ein internes Drehmoment sprechen. Wenn Sie im praktischen Sinne eines technischen Systems darüber nachdenken, wenn wir sagen, dass es keinen Effekt gibt, bedeutet dies, dass der Effekt unendlich klein ist, dass er vernachlässigbar wird. Ich denke, die Frage, die Sie sich stellen sollten, ist, ob die Magnetometer-Messwerte beschädigt werden, wenn intern ein Magnetfeld erzeugt wird.

Nein. Kein Objekt kann nur durch interne Wechselwirkungen ein Drehmoment auf sich selbst ausüben. Das würde die Drehimpulserhaltung verletzen.

Raumfahrzeuge sind so konstruiert, dass sie kontrollierte, normalerweise null Magnetfelder haben, um das Drehmoment von externen Feldern, auf die sie treffen, zu reduzieren.