Как колесо разворачивает весь аппарат
Внутри спутника быстро вращается маховик — массивное колесо, которое приводится в движение электродвигателем. Если двигатель ускоряет колесо в одну сторону, корпус получает момент вращения в противоположную. Это следствие сохранения углового момента: в почти пустом космосе, где внешнее воздействие мало, изменение вращения одной части системы компенсируется изменением вращения другой.
Чтобы навести спутник на нужный участок Земли или повернуть антенну к далёкому объекту, система управления меняет скорость одного или нескольких колёс. Датчики сообщают, как ориентирован аппарат, а компьютер рассчитывает, какое колесо и насколько нужно ускорить или затормозить. Несколько колёс, установленных по разным направлениям, позволяют менять ориентацию в пространстве.
Почему этот способ не бесконечен
Колесо не выбрасывает вещество наружу, поэтому для самого поворота не требуется расходовать запас топлива. Но его скорость не может расти без предела. Кроме того, на спутник понемногу действуют внешние силы — например, давление солнечного света. Из-за них колёса постепенно набирают вращение, компенсируя нежелательное воздействие на корпус.
Когда запас допустимого вращения исчерпывается, колёса нужно «разгрузить»: вернуть им рабочую скорость. Для этого спутник может ненадолго включить двигатели или использовать магнитные устройства, взаимодействующие с магнитным полем Земли. Такие манёвры требуют отдельной системы и, в случае двигателей, могут расходовать топливо.
Именно поэтому реакционные колёса особенно полезны там, где важны точное наведение и экономия топлива: в обычной работе спутник поворачивается, не выпуская газ, а топливо, если оно есть, сохраняют для редких коррекций.
