Una ruota di reazione è un dispositivo utilizzato per effettuare regolazioni precise nell’orientamento di un veicolo spaziale. Funziona attraverso il principio di conservazione del momento angolare: l’accelerazione di una ruota di reazione provoca una risposta proporzionale da parte del resto di un veicolo spaziale. In questo modo, l’orientamento di un veicolo spaziale può essere controllato con lo stesso livello di precisione delle ruote di reazione stesse. Le ruote del momento, d’altro canto, vengono utilizzate per stabilizzare un veicolo spaziale in movimento.
In un sistema isolato, la quantità totale di momento angolare deve rimanere la stessa. Il momento angolare è analogo al momento lineare, tranne per il fatto che riguarda il movimento di rotazione piuttosto che il movimento lineare. Se un pattinatore su ghiaccio spinge via un altro pattinatore su ghiaccio stazionario, entrambi si allontanano per conservare il momento lineare netto. Allo stesso modo, se parte di un sistema inizia a girare in una direzione, il resto del sistema deve girare nella direzione opposta. Altrimenti, il momento angolare totale cambierebbe.
Nel caso di un veicolo spaziale, una ruota di reazione può essere fatta girare per indurre una risposta dal resto del veicolo spaziale. Senza questa risposta indotta, il momento angolare totale cambierebbe. Tuttavia, la velocità di rotazione finale del veicolo spaziale non sarà in genere uguale alla velocità della ruota di reazione. Questo perché il momento angolare deve essere conservato, non la velocità angolare. Il veicolo spaziale si muoverà più lentamente se è molto più massiccio della ruota di reazione.
La tecnologia della ruota di reazione è generalmente ben sviluppata. Le ruote metalliche sono state utilizzate per oltre un secolo sui treni. L’elettronica e le attrezzature per effettuare regolazioni di precisione alle ruote di reazione, allo stesso modo, hanno molte applicazioni terrestri. I piccoli propulsori a razzo, d’altra parte, hanno una storia limitata di sviluppo e raffinatezza.
Occasionalmente, le ruote di reazione devono essere “scaricate” se ruotano troppo velocemente. In una missione imprevedibile, gli ingegneri potrebbero non sapere in quale direzione dovrà essere puntato un veicolo spaziale; pertanto, è necessario un metodo per rallentare le ruote di reazione senza indurre una risposta. I propulsori a razzo possono essere lanciati per contrastare la risposta del rallentamento di una ruota di reazione.
Una ruota del momento utilizza anche il principio di conservazione del momento angolare. Il suo scopo in un veicolo spaziale, tuttavia, è di mantenere un certo orientamento piuttosto che cambiarlo. Varie forze su un veicolo spaziale, tra cui l’attrito dell’aria e vari campi gravitazionali e magnetici, possono produrre coppie che disturbano l’orientamento di un veicolo spaziale. Questo è sperimentato dal telescopio spaziale Hubble, che dipende da un orientamento stabile per concentrarsi su oggetti distanti. Se ruotate rapidamente, le ruote del momento possono resistere a tali disturbi e aiutano a mantenere un orientamento costante.