Un rotor de alta velocidad montado en cardanes que genera grandes pares de actitud en una nave espacial inclinando el rotor en rotación, cambiando así el vector de momento angular del rotor y produciendo par giroscópico sobre la nave.

Principio

Produce par mediante la rápida reorientación del vector de momento angular del rotor; la magnitud del par es la tasa temporal de cambio del momento angular del rotor y sigue las leyes de acoplamiento giroscópico.

Demostración

Una estación espacial utiliza una matriz de CMG para realizar giros ágiles y mantener una gran autoridad de control de actitud sin consumo continuo de propelente, permitiendo rápidas reorientaciones para atraques y apuntado de cargas útiles.

Aplicación incorrecta

Mandar los cardanes de un CMG cerca de una singularidad del sistema sin planificación puede producir salidas de par inefectivas o impredecibles y exige leyes de guiado complejas para evitar pérdida de control.

Consecuencia

Ofrece alta relación par/masa y control de actitud eficiente a largo plazo para naves espaciales medianas a grandes, posibilitando giros rápidos y apuntado fino mientras se conserva propelente.

Inversión

Su inversión son las ruedas de reacción: en lugar de vectorizar el par por movimiento del cardán, las ruedas cambian la velocidad de giro para producir variaciones escalares de par; los CMG, en cambio, orientan un gran vector de momento casi constante.

Límite

Apropiado para naves que requieren alto par y agilidad; excluye satélites muy pequeños donde la complejidad, masa y potencia de los cardanes superan los beneficios; además sujeta a singularidades y necesidad de gestión del momento.

Tensión semántica

Tensión con las ruedas de reacción: ambos son actuadores internos basados en momento, pero difieren en la generación del par (cambio de velocidad frente a orientación del vector), lo que conduce a modos de fallo y arquitecturas de control distintos.

Síntesis

Un CMG es un actuador interno con rotor en cardán que proporciona grandes pares de actitud de forma eficiente al orientar un vector de momento angular almacenado; ideal para control ágil y eficiente en propelente en naves mayores, pero exige control consciente de singularidades y gestión de momento.