Vì sao nhiều thiết bị vũ trụ phải quay như con quay?

Trong không trung không có điểm tựa, một thiết bị vũ trụ muốn bảo đảm tư thế nhất định nào đó thì khi chuyển động trên quỹ đạo, hoặc là khi cố định ở một vị trí nào đó trong vũ trụ là rất khó khăn.

Trong vũ trụ không có gió thổi, cũng không có lực đẩy, các thiết bị vũ trụ vì sao tự mình có thể quay được? Thực ra vì trong vũ trụ lực hấp dẫn không đồng đều, những chất khí tàn dư hoặc sự va chạm với những hạt nhỏ đều có thể khiến cho các thiết bị vũ trụ rơi vào trạng thái không ổn định.

Để giúp cho các thiết bị vũ trụ giữ được trạng thái ổn định, các nhà khoa học đã khiến cho các thiết bị vũ trụ quay như con quay. Như ta đã biết phàm những vật thể quay với tốc độ cao đều có thể giữ được hướng chuyển động theo trục không thay đổi, đó gọi là sự tự ổn định, hoặc ổn định theo trục.

Những người đã chơi con quay đều biết, con quay có thể tự quay quanh trục của mình rất lâu, nếu không có lực cản của không khí và lực ma sát dưới chân con quay thì về vật lý con quay có thể quay mãi mãi chung quanh trục của nó. Người ta đã mô phỏng con quay để chế tạo ra máy quay các thiết bị, đó chính là lợi dụng tính trục định hướng để ổn định thiết bị vũ trụ chuyển động với tốc độ cao và có thể đo được sự biến đổi vị trí của nó dù là rất nhỏ. Trong vũ trụ các thiết bị chịu lực cản không khí rất nhỏ, không có lực ma sát, cho nên các thiết bị quay như con quay sẽ có thể bảo đảm định hướng một cách rất kinh tế và có hiệu quả. Sự ổn định tự quay này còn có khả năng chống nhiễu rất mạnh.

Nhiều thiết bị hàng không vũ trụ đều dùng phương thức tự quay để ổn định cho nên hình dạng của chúng thường là hình trụ tròn và ngắn, có trục đối xứng, điều đó có thể tránh được những biến đổi nhỏ có tính chu kỳ xuất hiện khi tự quay. Ưu điểm của ổn định quay là thao tác đơn giản, không tốn năng lượng. Đương nhiên những thiết bị vũ trụ có hình dạng không quy chuẩn hoặc không có trục tâm đối xứng thì không thể dùng hình thức tự quay để bảo đảm trạng thái ổn định.