Az űrhajó orientációs rendszere az űrhajó egyik fedélzeti rendszere , amely a jármű tengelyeinek bizonyos helyzetét bizonyos irányokhoz viszonyítva biztosítja. A rendszer szükségességét a következő feladatok indokolják:
Az apparátus által végzett feladatok állandó orientációt és rövid távú tájékozódást is igényelhetnek. Az orientációs rendszerek egytengelyes vagy teljes (triaxiális) tájolást biztosíthatnak. Az energiaköltséget nem igénylő tájékozódási rendszereket passzívnak nevezzük, ezek a következők: gravitációs , inerciális, aerodinamikai stb. Az aktív rendszerek közé tartoznak: orientációs sugárhajtóművek , girodinok , lendkerekek, mágnesszelepek stb., amelyek a fedélzeten tárolt energiát igényelnek. Az emberes űrhajózásban az automatikus tájékozódási rendszerek mellett kézi vezérlésű rendszereket is használnak.
Az elektron-optikai érzékelőket általában a készülék aktuális helyzetének érzékelőjeként használják, referenciapontként különféle égitesteket használnak: Nap , Föld, Hold, csillagok . A látható vagy infravörös spektrumot használják , a második kényelmesebb például a Föld számára, mivel a spektrum infravörös tartományában a nappali és az éjszakai oldal kissé eltér.
Az optikai érzékelők mellett ionérzékelők, a Föld mágneses mezőjének érzékelői és giroszkópos érzékelők használhatók.
Az egyik pályáról a másikra való átmenet, az ereszkedési pályára való átállás során, amikor a fő hajtásrendszer működik, a jármű tengelyeinek irányát változatlanul kell tartani. A probléma megoldására stabilizáló rendszert terveztek . A stabilizálás során a zavaró erők és nyomatékok nagysága sokkal nagyobb, kompenzálásuk jelentős energiaköltséget igényel. Az ebben az üzemmódban való tartózkodás időtartama viszonylag rövid.
A stabilizáló és tájékozódó rendszerek feladataik közelsége miatt gyakran részben kombinálódnak, például ugyanazokat az érzékelőket használják. Ilyen esetekben az űrhajó egységes orientációs és stabilizációs rendszeréről beszélhetünk .
Ezek a rendszerek gazdaságosak, de számos korlátjuk van.
Ez a stabilizációs rendszer a bolygó gravitációs terét használja fel, a Föld esetében pedig 200 km-től 2000 km-ig terjedő pályamagasságokon hatékony.
Ennek a rendszernek a használata alacsony pályákon lehetséges, ahol a légkör maradványai vannak, a Föld számára ezek 200 és 400 km közötti magasságok. 2500 km feletti magasságok esetén lehetőség van a napsugarak nyomásának felhasználásával egy hasonló rendszer létrehozására.
Állandó mágnesek felszerelésével a készülék fedélzetére lehetőség nyílik a készülék bizonyos helyzetének elérésére a Föld mágneses mezőjének erővonalaihoz képest . Ha az állandó mágnesek helyett szolenoidokat használunk , akkor lehetővé válik a hatékony helyzetszabályozás, egy ilyen rendszer már az aktívak kategóriájába tartozik. Az elektromágneses rendszerek használata a Földhöz hasonló bolygókon 600 és 6000 km közötti magasságban lehetséges.
Az ilyen típusú rendszerek energiát igényelnek.
A gázfúvókák vagy a mikrotolóerők nagy vezérlőerők létrehozására képesek, és így szinte minden zavaró hatást kivédenek . Ez a tulajdonság az űrhajó attitűdjének szabályozásának ezt a módszerét igen elterjedtté tette mind az aktív orientáció, mind a stabilizálás problémáiban.
A tolóerő létrehozásához felhasználható a sűrített gáz (általában nitrogén vagy hélium ), az anyag bomlásának, a folyékony vagy szilárd tüzelőanyag elégetésének energiája, az elektromos energia (lásd elektromos rakétamotor ) stb.
Inerciális lendkerekeket és girodinokat használnak a masszív űrjárművek orientálására és stabilizálására álló pályán . A lendkerék forgását általában villanymotor biztosítja.
Az inerciális lendkerekeken alapuló rendszer különösen hatékony váltakozó zavarok esetén, de ha a zavarok egyirányúak, akkor egy idő után elérik a szabályozhatósági határt, és valamilyen más stabilizáló rendszer segítségével beavatkozásra van szükség, például rakétahajtómű bekapcsolásával. ("kirakodás").
Tájékozódási rendszer a Szojuz-Apollo programban