在轨道上飞行的航天器上，会作用有许多干扰力。例如有：空气动力、微流星撞击力、地球扁圆度引起的不均匀引力以及太阳辐射压力等。除此之外，航天器内部的运动机构，例如：发动机、弹簧等，也会产生干扰力。这些干扰力虽然很小，但是太空中空气稀薄，这些干扰力足以使航天器的飞行姿态发生变化。
然而不同的航天器，有不同的使命与任务。因此不同的航天器，对姿态也有不同要求。例如，地球资源卫星、侦察卫星上要保证其上的照相机镜头和通信卫星的抛物面天线始终指向地球。而天文卫星的太阳望远镜要始终对准太阳等。航天器受到干扰力时，其姿态发生变化，就会影响正常任务的完成。因此对航天器的飞行姿态进行控制，是航天器能够正常运转工作的基本保证。
航天器的姿态控制方式很多，不过一般可以分为两种基本类型，即：被动式和主动式。这两种方式相互组合，又可分为半被动、半主动以及混合式等五种类型。不过在此，小编主要给大家介绍一下被动式和主动式这两种最基本的控制类型。
所谓被动控制系统是利用自然环境所能产生的力量来实现对卫星姿态的控制。比如自旋、重力梯度地磁场、太阳辐射压力或气动力等。通过巧妙的运用这些力量，以及它们之间的组合来控制飞行器的姿态。这种系统不需要电源，因此，也不需要各种传感器与电路。被动控制系统的主要类型和应用如下：
1、自旋稳定
自旋稳定是被动控制中最简单的一种方法。其原理就是利用飞行器绕自旋轴旋转所获得的定轴性，使航天器在空间中保持稳定的方向。不过这种方法只能稳定航天器的姿态，无法进行实时的调节。自旋卫星一般都存在章动。所谓“章动”，就是当与自旋轴垂直的横轴存在角速度时，自旋轴将产生摇摆，这种现象称之为章动。为此，航天器必须安装章动阻尼器。早期发射的航天器，包括我国发射的第一颗卫星：“东方红一号”都采用了自旋稳定方式来稳定姿态。
东方红一号
2、重力梯度稳定
重力梯度稳定是利用飞行器各部分质量在重力场中具有的不同重力，以及在轨道运动中产生离心力的也不同原理。重力和离心力的合力能产生一个使飞行器稳定的恢复力。以哑铃式卫星为例，来具体说一说重力梯度稳定的原理：
重力梯度稳定示意图
卫星向两边伸出两个小球1和2，两个小球的质量和伸出的杆的长度都一样。在位置甲，小球的杆和地球的铅垂线方向重合，假设这是卫星所要求的姿态方向。如果有干扰力作用在卫星上，并且使得卫星的姿态偏离到了位置乙。万有引力定律告诉我们，地球对物体的引力大小和物体的质量成正比，和物体离地心的距离平方成反比。并且两个小球的质量相同，小球2到地心的距离比小球1到地心的距离大。因此，地球对小球1的引力比对小球2的引力大。又因为两个小球到卫星中心的距离相等，因此小球1产生的力矩比小球2产生的力矩大。于是这就会使小球向地球铅垂线方向转动，也就是说，卫星要力图恢复到稳定姿态的位置甲。这就是重力梯度之所以能够稳定卫星姿态的道理。
3、磁稳定
磁铁或线圈在地球磁场中运动时都会产生力，磁稳定就是巧妙的利用了这一原理。通过在卫星上安装线圈或者永久磁铁，在卫星运动时与地球磁场产生相互作用，产生磁力矩，并利用此力矩使得卫星的姿态在其轨道上保持稳定。这种跟踪地磁场方向的稳定精度一般可以达到1到3度。这种方法在早期的卫星上采用过，至于现在已经很少用了。
主动控制系统一般由姿态敏感器，控制器，以及执行机构三个部分组成。
1.姿态敏感器
姿态敏感器是能够通过某种自然现象为基准，来确定航天器某个时刻的姿态，从而计算出与预定姿态的偏差，进而把这种偏差量转换成电信号，传递给控制器。航天器上常使用的姿态敏感器主要有以下几种:
（1）太阳敏感器
太阳敏感器就是通过探测传感器视场中所接收到的太阳辐射的强度，来确定太阳相对于航天器参考坐标系的方位。测量出太阳视线与航天器基准轴之间的夹角。目前几乎每个航天器都采用太阳敏感器。这是因为太阳离我们很远，可以近似视为点光源(视角为0. 5')，而且光源非常强，敏感器容易感知，解算算法也比较简单，无须对各种光源进行认别，功耗小，而且敏感器工作可靠性高。
太阳敏感器工作原理
（2）红外地平仪
地球的热辐射使地球形成一个红外的热轮廓。而宇宙空间相对来说是冷的，航天器上的红外地平仪对地球和字审空间进行扫描，就能测量出地球上地平线的位置。这样就能确定出航天器相对于地球的姿态。
（3）星敏感器
星点经过星敏感器中的光学系统成像在其像平面内，利用星载计算机运算单元对拍摄得到的星图进行星点提取，再通过星图识别算法检索与观测星相匹配的导航星，最后依据识别结果确定航天器的三轴姿态。
星敏感器的姿态测定原理
星敏感器姿态解算主要包括星点提取、星图识别和姿态测量，其中，对星图进行星点提取是耗时较长的部分，并且星点提取是星图识别和姿态测量的基础，如何从星敏感器拍摄的星图中快速且准确的提取出目标星点的位置坐标，是飞行器姿态测量的一项重要工作内容。星点的提取精度不仅影响了星图识别算法的效率，也决定了后续飞行器姿态测量的精度。至于提取算法，国内外许多人提出了很多不同的算法。
星敏感器成像原理
星图识别流程
（4）磁强计
地球就好像一块大磁铁，有一个固定的磁场。磁强计通过检测这个磁场的方向来确定航天器的姿态。除此之外，还可以利用扫描雷达和陀螺仪等作为姿态敏感器。
2、控制器
姿态控制系统的控制器是将航天器上的敏感器送来的信息进行处理、变换和放大。然后传送给执行机构，使执行机构按控制规律做动作。控制器的电路有模拟式和数字式电路两种。并且随着计算机的发展，目前航天器上的控制器已开始普遍搭载了计算机。
3、执行机构
姿态敏感器发出的姿态偏离信号通过控制线路传送到执行机构。执行机构就可以依照信号做出相应的控制动作。使得航天器的姿态能够进行调整。航天器上通常使用的执行机构有以下两种：
（1）气体喷管
所谓气体喷管就是在航天器的三个轴上安装若干个喷管。一旦航天器的姿态偏离预定需求，相应方向的喷管就会喷出气体，通过反作用力，产证控制力矩，调整航天器的姿态。喷出的气体可以是预先贮存在高压气瓶中的氮气，也可以是用单组元或多组元推进剂反应所产生的气体，比如过氧化氢的分解、四氧化二氮和甲基耕反应。
（2）反作用飞轮
飞轮是一种有一定转动惯量的轮子，当卫星的姿态处于正确的位置时，飞轮保持匀速旋转。一旦当卫星的姿态偏离了某一位置，通过姿态敏感器和控制线路传递过来的控制信号就会使得飞轮加速或者减速。根据动量矩守恒定律，加速或者减速的飞轮会产生一个相反方向的力矩，这个力矩就能使得卫星恢复到原来的姿态。通过在卫星的三个轴线的方向各放置一个这样的飞轮，就能够控制卫星三个方向的姿态。不过飞轮的旋转倒是挺费电的。
卫星在轨道上飞行的时候，外界干扰力除了会改变卫星的姿态外，还会使卫星的飞行速度慢减小。这样就会使卫星的轨道高度渐渐降低，最终坠入大气层。对非地球同步轨道的卫星来说，这会影响卫星在轨道上的寿命，对于地球同步轨道的卫星来说，还会改变卫星的定点位置，最后变成一颗不跟地球同步的卫星。因此，航天器上除了要安装姿态控制器，还要安装位置保持系统。如果卫星由于咸速，位置发生了变化。首先地面跟踪站测出它的变化量，然后通过无线电遥控设备指挥卫星上的执行机构动作，加速卫星。这种执行机构常用气体喷管，安装在和飞行方向相一致的卫星轴线上。通过喷管喷出气体，产生推力来抵消阻力。
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