Una rueda de reacción es un dispositivo utilizado para realizar ajustes precisos en la orientación de una nave espacial. Funciona a través del principio de conservación del momento angular: acelerar una rueda de reacción produce una respuesta proporcional del resto de una nave espacial. De esta manera, la orientación de una nave espacial se puede controlar con el mismo alto nivel de precisión que las ruedas de reacción. Las ruedas de impulso, por otro lado, se utilizan para estabilizar una nave espacial en movimiento.
En un sistema aislado, la cantidad total de momento angular debe permanecer igual. El momento angular es análogo al momento lineal, excepto que se refiere al movimiento giratorio en lugar del movimiento lineal. Si un patinador de hielo empuja a otro patinador de hielo estacionario, ambos se separan para conservar el impulso lineal neto. Del mismo modo, si parte de un sistema comienza a girar en una dirección, el resto del sistema debe girar en la dirección opuesta. De lo contrario, el momento angular total cambiaría.
En el caso de una nave espacial, se puede girar una rueda de reacción para inducir una respuesta del resto de la nave espacial. Sin esta respuesta inducida, el momento angular total cambiaría. Sin embargo, la velocidad de rotación final de la nave espacial normalmente no será la misma que la velocidad de la rueda de reacción. Esto se debe a que se debe conservar el momento angular, no la velocidad angular. La nave espacial se moverá más lentamente si es mucho más masiva que la rueda de reacción.
La tecnología de la rueda de reacción está generalmente bien desarrollada. Las ruedas de metal se han utilizado durante más de un siglo en los trenes. La electrónica y el equipo para hacer ajustes finos a las ruedas de reacción, del mismo modo, tienen muchas aplicaciones terrestres. Los pequeños propulsores de cohetes, por otro lado, tienen una historia limitada de desarrollo y refinamiento.
Ocasionalmente, las ruedas de reacción deben «descargarse» si están girando demasiado rápido. En una misión impredecible, los ingenieros pueden no saber en qué dirección debe apuntar una nave espacial; por lo tanto, es necesario un método para desacelerar las ruedas de reacción sin inducir una respuesta. Los propulsores de cohetes se pueden disparar para contrarrestar la respuesta de ralentizar una rueda de reacción.
Una rueda de impulso también utiliza el principio de conservación del momento angular. Sin embargo, su propósito en una nave espacial es mantener una cierta orientación en lugar de cambiarla. Diversas fuerzas en una nave espacial, incluida la fricción del aire y los campos gravitacionales y magnéticos variables, pueden producir pares que perturban la orientación de una nave espacial. Esto se experimenta en el telescopio espacial Hubble, que depende de una orientación estable para enfocarse en objetos distantes. Cuando giran rápidamente, las ruedas de impulso pueden resistir tales perturbaciones y ayudar a mantener una orientación estable.