将前往木星卫星木卫二的巨大航天器使用四个大反作用轮来帮助其保持定向。正如NASA的火星探测器依靠坚固的轮子在红色星球上漫游并进行科学研究一样,一些轨道飞行器也依靠轮子——在这种情况下是反作用轮——来保持指向正确的方向。位于南加州的NASA喷气推进实验室的工程师和技术人员最近在EuropaClipper上安装了四个反作用轮,该反作用轮将在木星冰冷卫星Europa的旅程中依赖它们。

NASA的EuropaClipper获得了在深空旅行的轮子

当NASA的航天器飞越深空,滑入木星轨道,并在木卫二飞行数十次的同时收集科学观测数据时,轮子会旋转轨道飞行器,使其天线可以与地球通信,并且包括相机在内的科学仪器可以保持定向.

两英尺宽,由钢、铝和钛制成,轮子快速旋转以产生扭矩,使轨道飞行器沿相反方向旋转。艾萨克牛顿的第三运动定律也适用于深空并解释了潜在的现象:对于每一个动作,都有一个相等且相反的反应。反作用轮使航天器对轮子的旋转动作作出反应。

下面是一种可视化反作用轮工作原理的方法:想象您坐在转椅上,将脚抬离地面,这样您就可以自由旋转。如果你向一个方向猛拉你的躯干,椅子和你的腿就会向相反的方向旋转。反作用轮的工作方式相同:当反作用轮的电机沿一个方向加速金属轮时,航天器会沿相反方向加速。

如果没有这些反作用轮,EuropaClipper将无法在2024年发射后于2030年到达木星系统时进行科学调查。科学家们认为木卫二拥有一个广阔的内部海洋,可能具备适合维持生命的条件。该航天器将收集有关月球大气层、表面和内部的数据——这些信息将帮助科学家更多地了解海洋、冰壳和可能将地下水排入太空的潜在羽流。

在绕木星轨道运行期间,EuropaClipper将依靠反作用轮帮助它进行数千次转弯或“回转”。尽管航天器可以使用推进器执行其中一些操作,但它的推进器需要燃料——轨道飞行器上的一种有限资源。反应轮将依靠航天器巨大的太阳能电池板提供的电力运行。

权衡是反作用轮工作缓慢。EuropaClipper的反作用轮需要大约90分钟才能将飞船旋转180度——这种运动非常缓慢,从远处看,人眼几乎察觉不到。航天器的旋转将比时钟上的分针慢三倍。

此外,它们会随着时间的推移而磨损。它发生在美国宇航局的黎明号宇宙飞船上,要求工程师弄清楚如何使用可用燃料的推进器进行旋转。为了解决这个问题,工程师们在EuropaClipper上安装了四个轮子,尽管只需要三个轮子就可以操纵。它们交替运行三个轮子以平衡磨损。如果其中一个轮子出现故障,这会给他们留下一个“备用”轮子。

安装车轮是组装、测试和发射操作阶段的最新步骤之一。科学仪器继续抵达喷气推进实验室以添加到航天器中。接下来,随着航天器进入2024年10月的发射期,将进行各种测试。在航行了超过18亿英里(29亿公里)之后,EuropaClipper将开始揭开这个冰冷世界的秘密。