Un mecanismo de giro yo-yo es un dispositivo que se utiliza para reducir el giro de los satélites , generalmente poco después del lanzamiento. Consta de dos tramos de cable con pesas en los extremos. Los cables se enrollan alrededor de la etapa final y/o satélite, a modo de doble yo-yo . Cuando se sueltan los pesos, el giro del cohete los arroja lejos del eje de giro . Esto transfiere suficiente momento angular a los pesos para reducir el giro del satélite al valor deseado. Posteriormente, a menudo se sueltan las pesas. [1]
Es necesario reducir el giro ya que algunas etapas finales están estabilizadas por giro y requieren una rotación bastante rápida (ahora normalmente de 30 a 60 rpm; algunas de las primeras misiones, como Pioneer , giraban a más de 600 rpm [2] ) para permanecer estable durante el disparo. (Véase, por ejemplo, el Star 48 , un motor de cohete de combustible sólido.) Después del disparo, el satélite no puede simplemente soltarse, ya que dicha velocidad de giro está más allá de la capacidad del control de actitud del satélite. Por lo tanto, después del disparo del cohete pero antes del lanzamiento del satélite, los pesos del yo-yo se utilizan para reducir las velocidades de giro a algo que el satélite pueda soportar en funcionamiento normal (a menudo de 2 a 5 RPM). [3] Los sistemas de reducción de giro yo-yo se utilizan comúnmente en vuelos de cohetes de sondeo suborbitales , ya que los vehículos se estabilizan en giro durante el ascenso y tienen un tiempo de vuelo mínimo para la cancelación del balanceo utilizando el sistema de control de actitud de la carga útil. [4]
Como ejemplo de desgiro yo-yo, en la nave espacial Dawn , aproximadamente 3 kilogramos (6,6 libras) de pesas y cables de 12 metros (39 pies) redujeron la velocidad de giro inicial de los 1.420 kilogramos (3.130 libras). nave espacial de 46 RPM a 3 RPM en la dirección opuesta. [5] Los pesos relativamente pequeños tienen un gran efecto ya que están lejos del eje de giro, y su efecto aumenta con el cuadrado de la longitud de los cables.
El yo-yo de-spin fue inventado, construido y probado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de Caltech . [6]
El hardware yo-yo puede contribuir al problema de los desechos espaciales en misiones orbitales, pero esto no es un problema cuando se usa en las etapas superiores de misiones de escape terrestre como Dawn , ya que los cables y las pesas también están en una trayectoria de escape.
A veces sólo se utiliza un peso y un cable. Este tipo de disposición se denomina coloquialmente "yo-peso". Cuando la etapa final es un cohete sólido , la etapa puede continuar impulsando ligeramente incluso después del lanzamiento de la nave espacial. Esto se debe a la desgasificación del combustible residual y del aislamiento en la carcasa del motor , incluso sin una combustión significativa. En algunos casos, la etapa gastada chocó contra la carga útil, [7] por ejemplo en el cuarto intento de lanzamiento de Ohsumi , la tercera etapa del cohete Lambda 4S chocó con la cuarta etapa. [8] Al usar un peso sin su contraparte correspondiente, el escenario finalmente se cae. El movimiento giratorio evita que el empuje residual se acumule en una sola dirección. En cambio, el escape del escenario promedia un valor mucho más bajo en una amplia gama de direcciones.
En marzo de 2009, un yo-peso sobrante causó un susto cuando se acercó demasiado a la Estación Espacial Internacional . [9]
En experimentos con cohetes de sondeo y una etapa final de inserción de satélites, cuando la sección de carga útil o el satélite se separa del motor inferior, se debe evitar la colisión del motor debido al empuje residual. Convencionalmente, se utiliza un motor de giro (pequeño propulsor de cohete sólido) o un tambor Yo para evitar colisiones.