Tại sao đồng hồ con quay có thể xác định được phương hướng?

Tàu bè đi biển và máy bay bay trên trời đều cần biết chính xác phương hướng của mình. Trên mặt đất, việc này không quá khó vì con người có thể dựa vào nhà cửa, sông núi, biển chỉ đường, la bàn hoặc người dẫn đường. Nhưng giữa biển rộng chỉ có nước và sóng, việc xác định phương hướng và vị trí khó khăn hơn rất nhiều.

Để giải quyết vấn đề đó, người ta dựa vào đặc tính của con quay để chế tạo con quay nhanh, còn gọi là đồng hồ chân trời con quay, dùng để xác định phương hướng trên biển, trên bầu trời và cả trong vũ trụ. Muốn hiểu vì sao thiết bị này làm được điều đó, trước hết cần xét cấu tạo của con quay.

Đồng hồ con quay gồm một con quay quay với tốc độ cao và một giá treo Cardan. Vì con quay quay rất nhanh nên nó có xu hướng giữ nguyên phương hướng ban đầu. Đồng thời, do ma sát giữa các giá treo rất nhỏ, con quay có thể chuyển động tự do, làm cho tác động của ngoại lực giảm đến mức thấp nhất.

Nhờ vậy, dù tàu thuyền hoặc máy bay thay đổi hướng như thế nào, giá treo có thể thay đổi theo phương tiện, còn con quay vẫn cố giữ phương hướng ban đầu. Thủy thủ hoặc phi công có thể dựa vào đồng hồ con quay để biết hướng di chuyển của mình.

Trong máy bay, tên lửa, vệ tinh và tàu vũ trụ, người ta cũng lắp đồng hồ con quay để điều khiển phương hướng tự động. Vệ tinh viễn thông sau khi phóng lên không được bay lung tung mà phải giữ trạng thái ổn định để sóng hướng đúng về các điểm chuẩn trên mặt đất. Điều này cũng dựa vào tính ổn định của con quay.

Một cách thực hiện là cho vệ tinh tự quay quanh trục của nó, biến nó thành một con quay có trục theo phương đã định sẵn. Nhờ đó, vệ tinh giữ được phương hướng ổn định, đồng thời ăng-ten và các bộ phận cần thiết có thể chuyển động ngược với hướng quay để luôn hướng về điểm chuẩn trên mặt đất. Kỹ thuật này được gọi là kỹ thuật hai vòng quay ổn định.