مشخصه اصلی این ایده جدید یک چرخ عکس‌العملی است که در آن به منظور تغییر اندازه حرکت زاویه‌ای و در نتیجه، اعمال گشتاور به فضاپیما، یک مایع رسانا نسبت به یک جرم جامد شتاب می‌گیرد.
چرخ‌های عکس‌العملی
برای تغییر در وضعیت ماهواره ها با توجه به مقدار تغییر و نوع آن می توان از عملگرهای متفاوتی استفاده کرد. این عملگرها با بکارگیری اصل عمل و عکس العمل (قانون دوم نیوتن) قادرند در فضا بدون تکیه بر هیچ سطح تکیه گاهی به ماهواره در جهت لازم نیرو وارد کنند. از جمله این عملگرها چرخ عکس العملی است که در آن نیروی عکس العملی ناشی از شروع دوران، تغییر سرعت دوران و یا توقف دوران می تواند به عنوان نیروی محرک تغییر وضعیت ماهواره استفاده شود.
پیشرفت در عملکرد
مایع رسانا درون یک حلقه با مقطع مستطیل شکل، با استفاده از نیروی لورنتس که از برهم کنش بین جریان الکتریکی موجود در سراسر مایع و یک میدان مغناطیسی بوجود می‌آید، شتاب می‌گیرد.
تا کنون روش‌هاي مختلفي براي کنترل وضعیت و نشانه‌روی توسعه یافته‌اند اما اساساً از آغاز عصر اکتشافات فضا اغلب روش‌های مورد استفاده برای کنترل وضعیت با عملکرد بالا، از به کارگیری چرخ عکس‌العملی و چرخ گشتاور بهره‌برداری می‌کنند.
پیشرفت تکنولوژی در طول این دوره امکان بهبود عملکرد چرخ‌های عکس‌العملی در زمینه تفکیک پذیری و قابلیت اطمینان و راندمان بخش‌های الکتریکی را فراهم کرده است، اما برخی اشکالات مربوط به طراحی استاندارد چرخ عکس‌العملی وجود دارد که در طول زمان بهبودی در آنها حاصل نشده است.
به طور خاص می‌توان به موارد مختلفی اشاره کرد. نخست این که چرخ‌های عکس‌العملی استاندارد از قطعات متحرک مکانیکی استفاده می‌کنند و این روش قابلیت اطمینان کلی تجهیزات را کاهش و پیچیدگی کلی آن را افزایش می‌دهد. همچنین ناپایداری و سایر مشکلات تعادلی مربوط به جرم‌های متحرک و موتورهای الکتریکی کلاسیک منجر به اغتشاشات ناخواسته با فرکانس بالا روی ماهواره می‌شود که خود می‌تواند برای ماموریت‌های رصدی با تفکیک پذیری بالا، بحرانی و مشکل‌آفرین باشد.
در طول سال‌های گذشته ایده‌هایی در خصوص احتمال استفاده از حلقه‌های مایع فعال به عنوان عملگر برای کنترل وضعیت فضاپیما ارائه شده است. این نوع از عملگرها از یک پمپ هیدرولیک برای شتاب دادن به یک مایع با لزجت پایین در داخل یک لوله با سطح مقطع دایروی استفاده می‌کنند. این دستگاه‌ها دارای مزیتِ کاهش مشکلات تعادلی مکانیکی چرخ‌های عکس‌العملی کلاسیک با چرخ طیار جامد هستند. اما به دلیل حضور یک موتور الکتریکی دوار در پمپ هیدرولیک قابلیت اطمینان عملگر را افزایش نمی‌دهند.
موتور الکتریکی را می توان با استفاده از یک مایع رسانا و یک پمپ هیدرودینامیک مغناطیسی رسانا جایگزین کرد؛ این کار به منظور حذف استفاده از هرگونه اجزای متحرک برای شتاب دادن به مایع انجام می‌شود.
ویژگی دستگاه
ویژگی اصلی چرخ عکس‌العملی جدید این است که یک سیال رسانا نسبت به یک جرم جامد شتاب بگیرد تا اندازه حرکت زاویه‌ای تغییر و گشتاور کنترلی به فضاپیما اعمال شود. نیروی لورنتس برای شتاب بخشیدن به مایع رسانا استفاده می‌شود.
نیروی لورنتس در فیزیک به صورت نیروی وارد بر بار نقطه‌ای در میدان الکترود مغناطیسی تعریف می‌شود. این نیروی محرکه از برهم کنش یک میدان مغناطیسی و جریان الکتریکی موجود در سراسر مایع تولید می‌شود. به این معنی که هیچ بخش متحرک مکانیکی برای افزایش سرعت سیال رسانا نیاز نیست. این مایع در یک حلقه با مقطع مستطیل شکل قرار داده شده و در امتداد جهت آزیموث می‌چرخد. نیروی لورنتس در جهتی عمل می‌کند که در آن سیال رسانا آزاد است جریان پیدا کند.
سمت یا آزیموث
سَمْت یا آزیموت در ستاره‌شناسی یک زاویهٔ اندازه‌گیری در دستگاه مختصات کروی و بخصوص دستگاه مختصات سماوی است. این کمیت در کنار ارتفاع، دو مؤلفهٔ لازم برای مشخص کردن مختصات یک جرم در دستگاه مختصات افقی است.
سمت، زاویه جدایی پای عمود جرم سماوی بر افق نسبت به شمال بر حسب ۳۶۰ درجه است. سمت شمال صفر درجه، شرق ۹۰ درجه، جنوب ۱۸۰ درجه و غرب ۲۷۰ درجه است. دوایر سمت از نقطه پاسو و سرسو می گذرند. ارتفاع سماوی دوایر موازی با افق هستند که بر دوایر سمت عموداند.
برداری از سوی ناظر به سوی نقطه مورد نظر به شکل عمودی به زمین مرجع امتداد یافته و رسم می‌شود. زاویه بین نقطهٔ شمالی و بردار رسم شده بر روی سطح مرجع، زاویهٔ سمت نامیده می‌شود.
یک نمونه در این مورد اندازه گیری موقعیت یک ستاره در آسمان می‌باشد. ستاره یک نقطهٔ مورد نظر است و سطح مرجع افقی، سطح دریا می‌باشد. سمت، زاویه میان نقطه شمالی و طرح عمودی ستاره بر سطح افق است.
سمت معمولاً به صورت درجه اندازه گیری می‌شود. این مفهوم در بسیاری از کارهای عملی مانند دریانوردی، ستاره‌شناسی، نقشه‌برداری، مین‌گذاری و توپخانه‌ها کاربرد دارد.
شکل و پیکربندی
دو پیکربندی برای این ایده در نظر گرفته شده است. هر دو پیکربندی نیرویی در راستای تقاضا شده فراهم می‌کنند. مزیت استفاده از یکی از دو پیکربندی بر اساس بیشینه‌سازی ممان اینرسی بی‌بعد ارزیابی شده است.
در هر دو پیکربندی، میدان مغناطیسی در راستای مشخص شده و در تمام فاصله هوایی باید یکنواخت و همگن باشد. این بدان معنی است که ارتفاع دستگاه در پیکربندی اول و طول شعاعیِ سطح مقطع در پیکربندی دوم نمی تواند بیشتر از یک مقدار مشخص باشد.
در پیکربندی اول به منظور به دست آوردن ممان اینرسی مورد نظر (مطلوب) می‌توان به قرار دادن چندین حلقه روی هم فکر کرد. به هر حال، این رویکرد سطح تماس بین مایع و حفره (فضای خالی یا خلا) و بنابراین برش لزج (ویسکوز) را نسبت به پیکربندی دوم افزایش می‌دهد.
پیکربندی دوم، که با یک میدان مغناطیسی شعاعی و یک میدان الکتریکی محوری مشخص می‌شود، ممان اینرسی بی‌بعد را به حداکثر می‌رساند در حالی که سطح تماس مایع رسانا را بهینه می‌کند و یک پیکربندی ارائه می‌دهد که قابلیت تغییر اندازه در آن آسان‌تر است و در آن ممان اینرسی مورد نیاز چرخ طیار مایع فقط با تغییر ارتفاع دستگاه حاصل می‌شود.
با توجه به پیکربندی انتخاب شده، این دستگاه دارای صفحات الکتریکی در بالا و در پایین و دو آهن‌ربای استوانه‌ای متحدالمرکز است که تولید یک میدان مغناطیسی شعاعی می‌کند. سیال رسانا در فاصله هوایی استوانه توخالی، قرار می‌گیرد. جهت چرخش مایع را می‌توان با تغییر جهت میدان الکتریکی بین دو صفحه تعویض کرد.
مدلی که برای توصیف این سیستم ارائه شده است قادر است اطلاعاتی در مورد رفتار الکتریکی و دینامیکی دستگاه بدهد.
مرکز فضایی CNES در فرانسه روی ساخت و توسعه این عملگر کار کرده و توانسته است گام‌های مثبتی در این زمینه بردارد.