Gyroskop

Ein Gyroskop ist ein Gerät, das Rotationsimpuls nutzt, um Orientierung zu messen oder beizubehalten. Es besteht typischerweise aus einem Rotor, der sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, und aus Aufhängungen oder Lagern in einem Gimbal-System. Aufgrund des Drehimpulses neigt sich ein sich ändernder Drehwinkel langsamer, um Änderungen der Orientierung zu widerstehen. Dieser Gyroskop-Effekt macht Gyroskope zu wichtigen Bausteinen in Navigations- und Stabilisierungssystemen.

Zu den Typen gehören mechanische Gyroskope mit frei schwebendem Rotor, Laser- oder optische Gyroskope (Ringlaser- und Faseroptik-Gyroskope) sowie solche auf MEMS-Technologie. MEMS-Gyroskope setzen mikroskopisch kleine Strukturen und sensible Sensoren ein, um Rotationsraten zu erfassen. Sie sind robust, kostengünstig und finden sich in Smartphones, Drohnen, Spielkonsolen und anderen Alltagsgeräten.

In der Praxis dienen Gyroskope der Navigation (Inertialsysteme, Flugzeuge, Seeschifffahrt, Raumfahrt), der Bild- und Videostabilisierung, der Orientierung von Satelliten und Raumfahrzeugen sowie der Bewegungs- und Übersetzungsbestimmung in mobilen Geräten. Sie liefern gemeinsam mit Beschleunigungssensoren die Grundlage für präzise Orientierungschätzung in zeitabhängigen Messsystemen.

Die Entwicklung des Gyroskops begann im 19. Jahrhundert; die Erkenntnisse über Drehimpuls führten zu praktischen Geräten, und im Laufe des 20. Jahrhunderts wurden Gyroskope zentral für Bordnavigation, Stabilisierung und Raumfahrt. Mit der Einführung von MEMS-Gyroskopen in den späten 1990er- bis 2000er-Jahren sinken Größe, Kosten und Leistungsbedarf erheblich, was deren Verbreitung im Alltagsbereich beschleunigte.