ล้อปฏิกิริยา ( RW ) คือมอเตอร์ไฟฟ้าที่ติดอยู่กับล้อหมุนซึ่งเมื่อความเร็วในการหมุนเปลี่ยนไป จะทำให้เกิดการหมุนสวนทางตามสัดส่วนโดยอาศัยการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม [ ^{1 ] ล้อ}ปฏิกิริยาสามารถหมุนได้เฉพาะรอบจุดศูนย์กลางมวล เท่านั้น ไม่สามารถเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ ( แรงแปล )

ล้อปฏิกิริยาถูกใช้เป็นหลักโดยยานอวกาศ สำหรับ การควบคุมทิศทางละเอียดแบบสามแกนแต่ยังสามารถใช้สำหรับการลดการหมุน อย่างรวดเร็วได้อีก ด้วย ล้อปฏิกิริยาไม่จำเป็นต้องใช้จรวด หรือตัวสร้าง แรงบิดภายนอกซึ่งช่วยลดสัดส่วนมวลที่ต้องการสำหรับเชื้อเพลิง พวกมันให้ความแม่นยำในการชี้เป้าสูง^{[ 2 ] : 362} และมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อยานอวกาศต้องหมุนด้วยปริมาณที่น้อยมาก เช่น การรักษากล้องโทรทัศน์ให้ชี้ไปที่ดาวดวงหนึ่ง

บางครั้งล้อปฏิกิริยาจะทำงานที่ความเร็วในการหมุนคงที่ (หรือเกือบคงที่) เพื่อให้ดาวเทียมมีโมเมนตัมเชิงมุม สะสมจำนวนมาก การทำเช่นนี้จะเปลี่ยนแปลงพลศาสตร์การหมุนของยานอวกาศ ทำให้แรงบิดรบกวนที่ตั้งฉากกับแกนหนึ่งของดาวเทียม (แกนที่ขนานกับแกนหมุนของล้อ) ไม่ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงมุมของยานอวกาศรอบแกนเดียวกับแรงบิดรบกวนโดยตรง แต่จะส่งผลให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงมุม ( การหมุนควง ) (โดยทั่วไปมีขนาดเล็กกว่า ) ของแกนยานอวกาศนั้นรอบแกนที่ตั้งฉาก ซึ่งมีผลทำให้แกนยานอวกาศนั้นมีแนวโน้มที่จะคงที่และชี้ไปในทิศทางที่เกือบจะคงที่^{[ 2 ] : 362} ทำให้ระบบควบคุมทิศทางมีความซับซ้อนน้อยลง ดาวเทียมที่ใช้แนวทางการรักษาเสถียรภาพแบบ "โมเมนตัมไบแอส" นี้ ได้แก่SCISAT- 1 โดยการปรับแกนของล้อโมเมนตัมให้ขนานกับเวกเตอร์ตั้งฉากกับวงโคจร ดาวเทียมดวงนี้จะอยู่ในสภาวะ "การเอนเอียงโมเมนตัมในแนวดิ่ง" ล้อปฏิกิริยายังสามารถใช้ในระหว่าง ขั้นตอน การลดการหมุนเพื่อรักษาเสถียรภาพของยานอวกาศหลังจากแยกตัวออกจากจรวดหรือเหตุการณ์ที่ไม่คาดฝันได้อีก ด้วย

สำหรับการควบคุมแบบสามแกน ล้อปฏิกิริยาจะต้องติดตั้งตามทิศทางอย่างน้อยสามทิศทาง โดยมีล้อเสริมเพื่อเพิ่มความซ้ำซ้อนให้กับระบบควบคุมทิศทาง การกำหนดค่าการติดตั้งแบบซ้ำซ้อนอาจประกอบด้วยล้อสี่ล้อตามแกนทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่า^{[ 3 ]}หรือล้อสำรองที่ติดตั้งเพิ่มเติมจากการกำหนดค่าแบบสามแกน^{[ 2 ] : 369} การเปลี่ยนแปลงความเร็ว (ในทิศทางใดก็ได้) จะถูกควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์โดยคอมพิวเตอร์ ความแข็งแรงของวัสดุที่ใช้ในล้อปฏิกิริยาจะเป็นตัวกำหนดความเร็วที่ล้อจะแตกออก และด้วยเหตุนี้จึงกำหนดว่าล้อสามารถเก็บโมเมนตัมเชิงมุมได้มากเท่าใด

เนื่องจากล้อปฏิกิริยามีมวลเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับมวลรวมของยานอวกาศ จึงควบคุมได้ง่าย การเปลี่ยนแปลงความเร็วชั่วคราวของล้อปฏิกิริยาจึงส่งผลให้มุมเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย ดังนั้นล้อปฏิกิริยาจึงช่วยให้สามารถปรับทิศทาง ของยานอวกาศได้อย่างแม่นยำมาก ด้วยเหตุนี้ ล้อปฏิกิริยาจึงมักถูกใช้เพื่อปรับทิศทางของยานอวกาศที่ติดตั้งกล้องหรือกล้องโทรทรรศน์

เมื่อเวลาผ่านไป ล้อปฏิกิริยาอาจสะสมโมเมนตัมสะสมมากพอที่จะเกินความเร็วสูงสุดของล้อ ซึ่งเรียกว่าการอิ่มตัว อย่างไรก็ตาม การทำให้ล้อช้าลงจะทำให้เกิดแรงบิดที่ทำให้เกิดการหมุนที่ไม่พึงประสงค์ ดังนั้น นักออกแบบจึงเสริมระบบล้อปฏิกิริยาด้วยกลไกควบคุมทิศทางอื่นๆ เพื่อหักล้างแรงบิดที่เกิดจากการ "ลดความอิ่มตัว" ของล้อปฏิกิริยา^{[ 4 ]}โดยทั่วไป นักออกแบบจะใช้ " ระบบควบคุมปฏิกิริยา " ซึ่งเป็นชุดของเครื่องยนต์จรวดเคมีขนาดเล็กที่จุดระเบิดเมื่อล้อช้าลงเพื่อต้านแรงบิดที่ล้อส่งไปยังยานอวกาศขณะที่ล้อช้าลง^{[ 4 ]}

เมื่อเวลาผ่านไป ได้มีการพัฒนาวิธีการประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้นสำหรับการลดความอิ่มตัวของล้อปฏิกิริยา โดยการลดปริมาณเชื้อเพลิงที่ต้องใช้ในการปล่อยยานอวกาศ ทำให้สามารถเพิ่มน้ำหนักบรรทุกที่มีประโยชน์ที่สามารถส่งไปยังวงโคจรได้ วิธีการเหล่านี้รวมถึงแม่เหล็กแรงบิด (หรือที่รู้จักกันดีในชื่อแท่งแรงบิด) ซึ่งถ่ายโอนโมเมนตัมเชิงมุมไปยังโลกผ่านสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ โดยต้องการเพียงพลังงานไฟฟ้าและไม่ต้องการเชื้อเพลิง^{[ 2 ] : 368} อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้มีข้อจำกัดเฉพาะในพื้นที่อวกาศที่มีสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่เพียงพอ (เช่น ในวงโคจรต่ำของโลก ) ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กที่แข็งแรงเพียงพอ วิธีปฏิบัติที่มีประสิทธิภาพรองลงมาคือการใช้เจ็ทควบคุมทิศทางที่มีประสิทธิภาพสูง เช่นเครื่องยนต์ไอออน

ยานเบเรชีทถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศด้วย จรวด ฟอลคอน 9เมื่อวันที่ 22 กุมภาพันธ์ 2019 เวลา 1:45 UTC ^{[ 5 ]}โดยมีเป้าหมายที่จะลงจอดบนดวง จันทร์ เบเรชีทใช้ เทคนิค การถ่ายโอนพลังงานต่ำเพื่อประหยัดเชื้อเพลิง ตั้งแต่การเคลื่อนที่ครั้งที่สี่^{[ 6 ]}ในวงโคจรวงรี เพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนเมื่อปริมาณเชื้อเพลิงเหลวเหลือน้อย จึงมีความจำเป็นต้องใช้ล้อปฏิกิริยา

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์มีล้อปฏิกิริยาหกล้อที่สร้างโดยRockwell Collins Deutschland ^{[ 7 ]}

LightSail 2เปิดตัวเมื่อวันที่ 25 มิถุนายน 2019 โดยมุ่งเน้นที่แนวคิดของใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ LightSail 2 ใช้ระบบล้อปฏิกิริยาเพื่อเปลี่ยนทิศทางในปริมาณเล็กน้อยมาก ทำให้สามารถรับโมเมนตัมจากแสงที่ส่องผ่านใบเรือได้ในปริมาณที่แตกต่างกัน ส่งผลให้มีระดับความสูงที่สูงขึ้น^{[ 8 ]}

ความล้มเหลวของล้อปฏิกิริยาหนึ่งล้อหรือมากกว่านั้นอาจทำให้ยานอวกาศสูญเสียความสามารถในการรักษาทิศทาง (การวางแนว) และอาจทำให้ภารกิจล้มเหลวได้ การศึกษาล่าสุดสรุปว่าความล้มเหลวเหล่านี้มีความสัมพันธ์กับ ผลกระทบ ของสภาพอากาศในอวกาศเหตุการณ์เหล่านี้อาจทำให้เกิดความล้มเหลวโดยการเหนี่ยวนำให้เกิดการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตในตลับลูกปืน เหล็ก ของ ล้อ Ithacoทำให้ความราบรื่นของกลไกเสียหาย^{[ 9 ]} เพื่อสนับสนุนสมมติฐานนี้ ล้อปฏิกิริยารุ่นใหม่มีตลับลูกปืนเซรามิกที่ไม่นำไฟฟ้า และไม่มีล้อใดล้มเหลวในลักษณะนี้

ภารกิจซ่อมบำรุงกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล สองครั้ง ได้เปลี่ยนล้อปฏิกิริยา ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2540 ภารกิจซ่อมบำรุงครั้งที่สอง ( STS-82 ) ได้เปลี่ยนล้อปฏิกิริยาหนึ่งล้อ^{[ 10 ]}หลังจากเกิด 'ความผิดปกติทางไฟฟ้า' แทนที่จะเป็นปัญหาทางกลไก^{[ 11 ]}การศึกษาเกี่ยวกับกลไกที่ส่งคืนมานั้นเป็นโอกาสอันหายากในการศึกษาอุปกรณ์ที่ได้รับการซ่อมบำรุงในอวกาศเป็นระยะเวลานาน (เจ็ดปี) โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลกระทบของสุญญากาศต่อสารหล่อลื่นพบว่าสารหล่อลื่นอยู่ใน 'สภาพดีเยี่ยม' ^{[ 11 ]}ในปี พ.ศ. 2545 ระหว่างภารกิจซ่อมบำรุง 3B ( STS-109 ) นักบินอวกาศจากกระสวยอวกาศโคลัมเบียได้เปลี่ยนล้อปฏิกิริยาอีกล้อหนึ่ง^{[ 10 ]}ล้อทั้งสองนี้ไม่ได้เสียหาย และฮับเบิลได้รับการออกแบบให้มีล้อสำรองสี่ล้อ และยังคงรักษาความสามารถในการชี้เป้าได้ตราบใดที่ล้อสามล้อยังใช้งานได้^{[ 12 ]}

ในปี พ.ศ. 2547 ระหว่างภารกิจของ ยานอวกาศ ฮายาบูสะ ล้อปฏิกิริยาแกน X เกิดความเสียหาย ล้อแกน Y เกิดความเสียหายในปี พ.ศ. 2548 ทำให้ยานต้องพึ่งพาเครื่องยนต์ขับดันเคมีเพื่อรักษาการควบคุมทิศทาง^{[ 13 ]}

ตั้งแต่เดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2555 ถึงวันที่ 11 พฤษภาคม พ.ศ. 2556 ล้อปฏิกิริยา 2 ใน 4 ล้อของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์เกิดความเสียหาย การสูญเสียนี้ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อ ความสามารถ ของ เคปเลอร์ ในการรักษาทิศทางที่แม่นยำเพียงพอที่จะดำเนินภารกิจเดิมต่อไป^{[ 14 ]}ในวันที่ 15 สิงหาคม พ.ศ. 2556 วิศวกรสรุปว่าล้อปฏิกิริยาของเคปเลอร์ไม่สามารถซ่อมแซมได้ และการค้นหาดาวเคราะห์โดยใช้วิธีการผ่านหน้า (การวัดการเปลี่ยนแปลงความสว่างของดาวฤกษ์ที่เกิดจากดาวเคราะห์ที่โคจรรอบ) ไม่สามารถดำเนินต่อไปได้^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}แม้ว่าล้อปฏิกิริยาที่เสียหายจะยังคงทำงานอยู่ แต่ก็มีแรงเสียดทานเกินระดับที่ยอมรับได้ และส่งผลให้ขัดขวางความสามารถของกล้องโทรทรรศน์ในการวางแนวตัวเองอย่างถูกต้อง กล้องโทรทรรศน์เคปเลอร์ถูกส่งกลับไปยัง "สถานะพักจุด" ซึ่งเป็นการกำหนดค่าที่เสถียรซึ่งใช้เชื้อเพลิงขับดันจำนวนเล็กน้อยเพื่อชดเชยล้อปฏิกิริยาที่ล้มเหลว ในขณะที่ทีมเคปเลอร์พิจารณาการใช้งานทางเลือกอื่นสำหรับเคปเลอร์ที่ไม่ต้องการความแม่นยำสูงในการวางแนวที่จำเป็นในภารกิจดั้งเดิม^{[ 19 ]}เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม 2014 นาซาได้ขยายภารกิจเคปเลอร์ไปยังภารกิจใหม่ชื่อK2ซึ่งใช้เคปเลอร์ในรูปแบบที่แตกต่างออกไป แต่ยังคงอนุญาตให้ค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบต่อไปได้[ 20 ^{]เมื่อวัน}ที่ 30 ตุลาคม 2018 นาซาประกาศยุติภารกิจเคปเลอร์หลังจากที่พบว่าเชื้อเพลิงหมดลง^{[ 21 ]}

ยานสำรวจอวกาศDawn ของ NASA มีแรงเสียดทานมากเกินไปในล้อปฏิกิริยาหนึ่งล้อในเดือนมิถุนายน 2010 เดิมทีมีกำหนดการที่จะออกจากเวสต้าและเริ่มต้นการเดินทางสองปีครึ่งไปยังเซเรสในวันที่ 26 สิงหาคม 2012 ^{[ 22 ]}อย่างไรก็ตาม ปัญหาเกี่ยวกับล้อปฏิกิริยาอีกล้อหนึ่งของยานอวกาศทำให้Dawnต้องเลื่อนการออกจากแรงโน้มถ่วงของเวสต้าออกไปจนถึงวันที่ 5 กันยายน 2012 และวางแผนที่จะใช้ไอพ่นขับดันแทนล้อปฏิกิริยาในระหว่างการเดินทางสามปีไปยังเซเรส^{[ 22 ]}การสูญเสียล้อปฏิกิริยาจำกัดการสังเกตการณ์ด้วยกล้องในระหว่างการเข้าใกล้เซเรส

ในเย็นวันอังคารที่ 18 มกราคม 2022 ความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นของล้อปฏิกิริยาตัวหนึ่งของหอดูดาวสวิฟต์ทำให้ทีมควบคุมภารกิจต้องปิดการทำงานของล้อที่ต้องสงสัย ทำให้หอดูดาวเข้าสู่โหมดปลอดภัยเพื่อเป็นการป้องกันไว้ก่อน นี่เป็นครั้งแรกที่ล้อปฏิกิริยาล้มเหลวในสวิฟต์ในรอบ 17 ปี สวิฟต์กลับมาดำเนินการทางวิทยาศาสตร์อีกครั้งในวันที่ 17 กุมภาพันธ์ 2022 ^{[ 23 ]}

ไจโรสโคปควบคุมโมเมนต์ (CMG) เป็นแอคทูเอเตอร์ควบคุมทิศทางประเภทหนึ่งที่เกี่ยวข้องแต่แตกต่างกัน โดยทั่วไปประกอบด้วยล้อโมเมนตัมที่ติดตั้งในแกนหมุนหนึ่ง แกนหรือสองแกน ^{[ 2 ] : 362} เมื่อติดตั้งกับยานอวกาศที่แข็งแรง การใช้แรงบิดคงที่กับล้อโดยใช้มอเตอร์แกนหมุนตัวใดตัวหนึ่งจะทำให้ยานอวกาศพัฒนาความเร็วเชิงมุมคงที่รอบแกนตั้งฉาก ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมทิศทางการชี้ของยานอวกาศได้ โดยทั่วไป CMG สามารถสร้างแรงบิดต่อเนื่องได้มากกว่า RW โดยมีความร้อนของมอเตอร์น้อยกว่า และนิยมใช้ในยานอวกาศขนาดใหญ่หรือคล่องตัวกว่า (หรือทั้งสองอย่าง) รวมถึงSkylab , Mirและสถานีอวกาศนานาชาติ

• คอลลินส์ แอโรสเปซ  – ผู้ผลิตด้านอากาศยาน
• ระบบควบคุมปฏิกิริยา  – เครื่องยนต์ขับดันของยานอวกาศที่ใช้ในการควบคุมทิศทางและการเคลื่อนที่
• ROSAT  – กล้องโทรทัศน์รังสีเอ็กซ์แบบดาวเทียม
• ระบบขับเคลื่อนยานอวกาศ  – วิธีการที่ใช้ในการเร่งความเร็วของยานอวกาศ

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับวงล้อปฏิกิริยา (Reaction wheels )

• Tsiotras, P.; Shen, H.; Hall, CD (2001). "การควบคุมทิศทางและการติดตามพลังงานของดาวเทียมด้วยล้อพลังงาน/โมเมนตัม" (PDF)วารสารการนำทาง การควบคุม และพลศาสตร์ 43 ( 1): 23– 34. Bibcode : 2001JGCD...24...23T . CiteSeerX  10.1.1.486.3386 . doi : 10.2514/2.4705 . ISSN  0731-5090 . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2017-10-26 . สืบค้นเมื่อ2017-10-25 .
• ซินแคลร์, ดั๊ก; แกรนท์, ซี. คอร์เดลล์; ซี, โรเบิร์ต อี. (2007). "การเปิดใช้งานเทคโนโลยีวงล้อปฏิกิริยาเพื่อการควบคุมทิศทางของนาโนดาวเทียมประสิทธิภาพสูง" (PDF )
• "วงล้อปฏิกิริยาที่ Wolfram Research"มิถุนายน 2551
• Markley, F. Landis; Reid G. Reynolds; Frank X. Liu; Kenneth L. Lebsock (2009). "ขอบเขตแรงบิดและโมเมนตัมสูงสุดสำหรับชุดล้อปฏิกิริยา" (PDF) . เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อ 2022-10-09