控制力矩陀螺（CMG），是航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之一，主要由轉(zhuǎn)子、框架構(gòu)成。在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)提供角動(dòng)量，框架旋轉(zhuǎn)改變角動(dòng)量矢量方向，產(chǎn)生控制力矩。當(dāng)航天器軸向旋轉(zhuǎn)時(shí)，控制力矩陀螺與航天器進(jìn)行角動(dòng)量交換，輸出控制力矩，以控制航天姿態(tài)。

航天器在軌道上運(yùn)行時(shí)，會(huì)根據(jù)需要對(duì)姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整；同時(shí)，受天體引力等多重因素影響，航天器姿態(tài)會(huì)發(fā)生變化。為維持航天姿態(tài)或者對(duì)姿態(tài)進(jìn)行微調(diào)，姿態(tài)控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不可或缺。常見(jiàn)的姿態(tài)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是推力器、飛輪。

控制力矩陀螺與推力器相比，前者原理為動(dòng)量交換，后者原理為質(zhì)量噴射。推力器工作需要消耗推進(jìn)劑來(lái)改變力矩，傳統(tǒng)方式是采用反推力系統(tǒng)（RCS），運(yùn)用噴射裝置提供反推力，以調(diào)整或改變航天器姿態(tài)。通常情況下，航天器需要頻繁調(diào)整姿態(tài)，因此推進(jìn)劑消耗量大，而航天器攜帶的推進(jìn)劑有限，這就需要定期發(fā)射火箭進(jìn)行補(bǔ)給，因此推力器使用成本高。控制力矩陀螺無(wú)需消耗推進(jìn)劑，成本優(yōu)勢(shì)明顯。

控制力矩陀螺與飛輪相比，二者同為慣性執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以角動(dòng)量交換來(lái)控制航天器姿態(tài)。飛輪通過(guò)改變轉(zhuǎn)子角動(dòng)量的大小來(lái)產(chǎn)生合適的控制力矩，實(shí)現(xiàn)航天器姿態(tài)調(diào)整，但其輸出力矩小，無(wú)法滿足大型航天器姿態(tài)調(diào)整需求。控制力矩陀螺通過(guò)框架旋轉(zhuǎn)改變轉(zhuǎn)子角動(dòng)量方向來(lái)產(chǎn)生控制力矩，輸出力矩大小可調(diào)節(jié)，能夠滿足大型航天器到小型航天器的姿態(tài)控制要求。

空間站是大型航天器，控制力矩陀螺應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出。在國(guó)際空間站上，配置了4個(gè)控制力矩陀螺，在中國(guó)天宮空間站上，配置了6個(gè)控制力矩陀螺�？臻g站長(zhǎng)期運(yùn)行，自身重量龐大，外部環(huán)境復(fù)雜，控制力矩陀螺在載荷承受能力、環(huán)境適應(yīng)性、性能穩(wěn)定性、使用壽命等方面要求高，設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造難度大。

我國(guó)是全球第三個(gè)具備控制力矩陀螺研制能力的國(guó)家，最早在軌應(yīng)用的是200牛米秒控制力矩陀螺，搭載于我國(guó)第一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號(hào)”�，F(xiàn)階段，我國(guó)控制力矩陀螺產(chǎn)品角動(dòng)量覆蓋范圍寬，小到0.1牛米秒，大到1500牛米秒，且精度、響應(yīng)速度、可靠性等性能優(yōu)良，除了可以應(yīng)用在空間站上，還可以應(yīng)用于衛(wèi)星上，能夠滿足大中小型不同航天器需求。