Có hai cách khác nhau ựể ổn ựịnh tư thế của vệ tinh. Hoặc sử dụng các ựịnh luật vật lý như ựịnh luật hấp dẫn, ựịnh luật mô men quán tắnh, hoặc sử dụng các bộ cảm biến và chủ ựộng ựiều chỉnh một tư thế vệ tinh. Hai phương pháp này ựược gọi là phương pháp ựiều chỉnh tư thế thụ ựộng và phương pháp ựiều chỉnh tư thế chủ ựộng.
Chúng ta không thể chỉ ra phương pháp nào là phổ biến nhất mà cũng không thể khẳng ựịnh phương pháp nào là tốt nhất vì ựiều này còn phụ thuộc vào từng vệ tinh và hoạt ựộng ở từng quĩ ựạo khác nhaụ Hơn nữa, các vệ tinh có thể phối hợp nhiều phương pháp khác nhau ựể ựạt ựược ựộ chắnh xác cao trong ựiều chỉnh tư thế nhưng với giá thành thấp hơn.
Phương pháp ổn ựịnh thụ ựộng
đây là phương pháp ổn ựịnh tư thế rất ựơn giản và không sử dụng bất kì nguyên lý ựiều khiển nào ựể duy trì tư thế, mặc dù vậy việc ựiều khiển vẫn có thể ựược kết hợp ựể hoàn thành tốt các nhiệu vụ ổn ựịnh tư thế. Phương pháp ựiều khiển thụ ựộng cũng ựược chia ra thành một số nhóm phương pháp khác nhau:
- điều chỉnh theo sự thay ựổi trọng lực trái ựất:Các vệ tinh ựược ổn ựịnh vị trắ theo phương pháp này sẽ ựiều chỉnh tư thế của nó theo sự thay ựổi của trọng lực hấp dẫn của trái ựất. Nó ựược thực hiện nhờ các máy tạo mô men thông qua từ trường trái ựất.
- Sự ổn ựịnh quay:
Phương pháp này làm việc gần giống với một con quay hồi chuyển. Bằng việc quay vệ tinh xung quanh trục của nó. Sự chuyển ựộng quay của vệ tinh sẽ hấp thụ các lực tác ựộng làm thay ựổi tư thế từ phắa ngoàị Nhược ựiểm chắnh của phương pháp này là cần một lực tác ựộng lớn vào vệ tinh khi cần ựể ựiều chỉnh tư thế của nó, người ựiều khiển hoặc là phải dừng sự quay của vệ tinh trước khi thay ựổi hướng của vệ tinh hoặc là phải tiêu tốn một lượng năng
pháp này là sẽ hạn chế tắnh mềm dẻo khi sử dụng các tầm Pin mặt trờị Vì nó không thể ựịnh hướng vào một hướng ựơn nào ựó, nên các tấm Pin mặt trời cũng phải quay theo khung vệ tinh, ựiều này ựồng nghĩa rằng năng lượng các tấm Pin mặt trời nhận ựược lớn nhất cũng chỉ bằng nửa dung lượng tổng cộng mà các tấm Pin mặt trời có thể tạo rạ Một ưu ựiểm của phương pháp này là chỉ cần một thiết bị ựơn trên vệ tinh quay có thể quét một vùng rộng lớn hơn. Vắ dụ, nếu chúng ta sử dụng một bộ cảm biến trái ựất, thì bộ cảm biến này có thể thu nhận ựược nhiều thông tin về tư thế của vệ tinh hơn so với vệ tinh không sử dụng phương pháp quaỵ
- Phương pháp quay kép:
để giải quyết một số nhược ựiểm khi sử dụng phương pháp cho vệ tinh quay quanh trục của nó ựể ổn ựịnh tư thế người ta sử dụng phương pháp quay kép. Các vệ tinh sử dụng phương pháp này sẽ ựược thiết kế bao gồm một phần quay và một phần không quaỵ Bằng cách này, sẽ tạo ra sự linh hoạt hơn khi sử dụng các tấm Pin mặt trời, tuy nhiên vẫn khó khăn trong khi làm maneuver và các ựiều chỉnh về vị trắ và tư thế của vệ tinh khi cần thiết. Một nhược ựiểm khác của phương pháp này là hiện tượng cọ sát giữa phần quay và phần không quay của vệ tinh sẽ gây nên hiện tượng bào mòn.
- Phương pháp cấp ựộng lượng ban ựầu:
Một phương pháp hiện ựại ựể chế tạo một vệ tinh bằng việc sử dụng công nghệ quay ựược gọi là phương pháp cấp ựộng lượng ban ựầu (momentum bias). Thay vì quay cả vệ tinh, thì phương pháp này chỉ quay một bánh ựà ựơn bên trong vệ tinh. Việc quay bánh ựà này rõ ràng tương ứng với việc quay cả vệ tinh, nhưng vẫn phải tốn nhiều nhiên liệu hơn khi ựiều chỉnh tư thế vệ tinh.
Các phương pháp ổn ựịnh tư thế thụ ựộng là tương ựối thấp cả về chi phắ và thời gian sản xuất cũng như chi phắ khai thác (tiêu tốn ắt nhiên liệu). Tuy nhiển, do ựộ ổn ựịnh tư thế của các hệ thống thụ ựộng không cao nên trong
thực tế người ta thường kết hợp việc ựiều khiển tư thế theo phương pháp chủ ựộng và phương pháp bị ựộng.
Ổn ựịnh tư thế chủ ựộng
Sự khác nhau chắnh giữa phương pháp ựiều khển chủ ựộng và phương pháp ựiều khiển thụ ựộng là với phương pháp ựiều khiển chủ ựộng chúng ta sử dụng dữ liệu của bộ cảm biến ựể xác ựịnh các mô men quán tắnh nhỏ tác ựộng vào vệ tinh và chủ ựộng ựiều chỉnh tư thế vệ tinh dựa trên các dữ liệu nàỵTrong phương pháp thụ ựộng những mô men nhỏ này ựược bị triệt tiêu nhờ sự quay của vệ tinh.
Phương pháp chủ ựộng thường ựược gọi là phương pháp ổn ựịnh theo ba trục, có nghĩa là vừa sử dụng các bộ cảm biến ựể xác ựịnh vị trắ và tư thế của vệ tinh vừa sử dụng các bộ actuator ựể ựưa vệ tinh về vị trắ và tư thế mong muốn. Rõ ràng là phương pháp này là khó nhất và cũng tiêu tốn năng lượng nhất nhưng lợi thế lớn nhất của nó là ựộ chắnh xác về tư thế có thể nhận ựược.
Phương pháp ổn ựịnh theo ba trục ựược thực hiện theo các bước sau: 1. Xác ựịnh vị trắ và tư thế hiện tại của vệ tinh.
2. So sánh với vị trắ và tư thế mong muốn.
3. Nếu các giá trị ựược so sánh là giống nhau thì quay lại bước 1. 4. Gửi các tắn hiệu ựiều khển ựược tắnh toán tới các bộ actuator. 5. Quay lại bước 1.
Bước 1: Xác ựịnh tư thế
để xác ựịnh vị trắ và tư thế của vệ tinh có thể có một số phương pháp khác nhau, tùy theo vệ tinh sử dụng bộ cảm biến loại gì. Căn cứ vào các dữ liệu thu thập ựược từ các bộ cảm biến này, vệ tinh sẽ tắnh toán và cập nhật vị trắ mới và tư thế mới của vệ tinh ngay sau khi nhận ựược dữ liệu từ bộ cảm biến.
Bước 2: So sánh
của nó. Vị trắ và tư thế tham chiếu này ựược tắnh toán trước khi phóng hoặc ựược tắnh toán từ các trạm ựiều khiển mặt ựất sau ựó dùng các lệnh gửi lên vệ tinh ựể cập nhật vị trắ cho nó.
Bước 4: Sử dụng các phương tiện ựiều khiển:
Tại bước này cách mạch ựiều khiển sẽ gửi các lệnh ựiều khiển thắch hợp tới các thiết bị ựiều khiển tư thế như: RWA, các ựộng cơ ựẩyẦ Các ựộng cơ này sẽ sinh ra các lực tạo ra các mô men quay theo chiều ngược lại với chiều của mô men tác ựộng làm thay ựổi tư thế.