Kuidas kosmoses pöörata

Autor: Üllar Kivila

Itaalia astronaut Samantha Cristoforetti demonstreerib selles 2022. aastal ISSi pardal filmitud videos põhimõtet, mille abil paljud tehiskaaslased kosmoses ilma kütusekulu või välise mõjuta ennast pöörata saavad, kasutades selleks hoorattaid või güroskoope.

Energia või impulsi jäävuse seadustest on ilmselt paljud kuulnud ning vahest nende põhjal kooli füüsikatunnis ka üht-teist arvutanud, kuid jäävusseaduste seltskonna vähemtuntud liige - impulsimomendi jäävus - kipub sageli vaid kulmukergitust esile kutsuma. Tegemist on impulsi jäävuse seaduse analoogiga pöördliikumise korral, mida võiks sõnastada järgmiselt: "välismõjude puudumisel suletud süsteemi pöörlemishulk ei muutu".

Satelliidi kosmoses pööramiseks on levinud hoorattad (inglise keeles "reaction wheel"), mida elektrimootoriga pöörlema pannes hakkab kogu satelliit impulsimomendi jäävuse tõttu vastassuunas pöörlema. Enamik suuri satelliite kasutab vähemalt kolme (või tagavaraks rohkemaid) üksteisega ristuvatel telgedel asuvat hooratast, et võimaldada seda igas ruumiteljes vabalt pöörata. Kosmosetehnoloogia uudiste sagedasemad jälgijad on vahest kursis, et kuulsa ja pikaealise Hubble'i kosmoseteleskoobi ühed suurimad murelapsed on just güroskoobid ja hoorattad, mis on teleskoobi täpseks suunamiseks ja paigalhoidmiseks hädavajalikud, kuid mis kipuvad tiheda ja pikaajalise kasutamise peale ajapikku kuluma.

Impulsimomendi jäävuse rakendusi ja ilminguid näeme nii maapealses elus kui ka kosmoses teisigi, näiteks võimaldab see iluuisutajatel jääl olles kontrollida oma pöörlemiskiirust käte keha lähedale tõmbamise või välja sirutamisega. Samuti on see osa põhjusest, miks planeedisüsteemides on suurte planeetide orbiidid enamasti ühel tasapinnal, miks Saturni ja teiste planeetide rõngasüsteemid asuvad nende ekvatoriaaltasandis, kuid nende nähtuste pikem selgitamine vajab ilmselt omaette postitust. Vahest varsti...