Orientation en vol: de la toupie au gyroscope
Mardi, Youri Borissov, directeur général de Roscosmos, a visité le Centre d'exploitation des infrastructures spatiales au sol (TsENKI). L'entreprise occupe environ 45% du marché russe de la production d'instruments gyroscopiques spatiaux. Qu'est-ce que cet appareil et à quoi sert-il ? - lisez notre info.
Depuis l'Antiquité, un jouet est connu - une toupie. Un jouet simple qui a la propriété de n'aimer pas changer de position. S'il est fortement perturbé, il conservera une position verticale pendant longtemps. Lorsque vous essayez de dévier de l'axe de rotation, il se déplacera dans la direction de cette force, et perpendiculairement à celle-ci, une précession se produira.
Exemple de gyroscope dont l'axe de rotation est libre sur deux degrés de liberté. Le rotor (plateau central en rotation) gardera son axe de rotation fixe quelles que soient les orientations des cercles extérieurs mais uniquement lorsque celui-ci est en rotation.
Un gyroscope est fabriqué sur la base du phénomène de précession. Un gyroscope est un dispositif capable de réagir aux changements d'angles d'orientation. Il s'efforce de garder sa position inchangée et montre parfaitement si le système qui l'entoure (par exemple, une fusée) s'écarte du mouvement rectiligne. Ainsi, les ingénieurs peuvent suivre l'évolution de la trajectoire du mouvement.
Les premiers gyroscopes industriels sont apparus à la fin du XIXe siècle. Ils étaient mécaniques - rotatifs. Plus le rotor tournait vite, plus il résistait à une tentative de changement d'axe de rotation. Avez-vous remarqué cet effet sur un vélo - plus vous allez vite en ligne droite, moins vous risquez de tomber sur le côté.
Les conceptions des gyroscopes mécaniques se sont améliorées et sont devenues plus compliquées, mais tant que des pièces mobiles y étaient présentes, une force de friction s'est produite, qui a finalement arrêté le gyroscope et limité la durée de son fonctionnement.
Depuis les années 1970 environ, des gyroscopes laser de différentes conceptions ont été développés. Par exemple, ils peuvent détecter un changement de position dû à un déphasage de deux ondes lumineuses qui se croisent dans un interféromètre à anneau rotatif - l'effet Sagnac. L'élément de base d'un tel dispositif est un résonateur optique en anneau, dont le rôle est maintenant habituellement joué par le circuit fibre du guide de lumière. Des gyroscopes à semi-conducteurs Wave sont maintenant apparus, qui ont une durée de vie presque illimitée. Et une nouvelle génération est en route - les systèmes microélectromécaniques. Ils n'ont pas une grande précision et un temps de fonctionnement record, mais en raison de leur ultra-compacité, ils ont trouvé une distribution de masse dans l'électronique grand public (par exemple, dans votre smartphone).
En raison de leurs propriétés, les gyroscopes trouvent aujourd'hui l'application la plus large, des smartphones, des quadrocoptères et de la robotique aux systèmes de navigation des navires et des avions, ainsi qu'à la stabilisation des engins spatiaux.
Source: Roscosmos; Crédit d'illustration: wikipedia/Lucas Vieira