Ett reaktionshjul är en anordning som används för att göra exakta justeringar i en rymdfarkosts orientering. Det fungerar genom principen om att bevara rörelsemängden – att accelerera ett reaktionshjul ger ett proportionellt svar från resten av ett rymdskepp. På så sätt kan en rymdfarkosts orientering styras till samma höga precisionsnivå som själva reaktionshjulen. Momentumhjul, å andra sidan, används för att stabilisera en rymdfarkost i rörelse.
I ett isolerat system måste den totala mängden rörelsemängd förbli densamma. Vinkelmomentum är analogt med linjärt momentum, förutom att det handlar om snurrande rörelse snarare än linjär rörelse. Om en skridskoåkare trycker av en annan stationär skridskoåkare, flyttar de båda isär för att bevara nätets linjära momentum. På samma sätt, om en del av ett system börjar snurra i en riktning, måste resten av systemet snurra i motsatt riktning. Annars skulle det totala vinkelmomentet förändras.
I fallet med en rymdfarkost kan ett reaktionshjul snurras för att inducera ett svar från resten av rymdfarkosten. Utan detta inducerade svar skulle det totala vinkelmomentet förändras. Rymdfarkostens slutliga rotationshastighet kommer dock vanligtvis inte att vara densamma som reaktionshjulets hastighet. Detta beror på att vinkelmomentet måste bevaras, inte vinkelhastigheten. Rymdfarkosten kommer att röra sig långsammare om den är mycket mer massiv än reaktionshjulet.
Reaktionshjulstekniken är generellt sett välutvecklad. Metallhjul har använts i över ett sekel på tåg. Elektroniken och utrustningen för att göra finjusteringar av reaktionshjul har likaså många markbaserade tillämpningar. Små raketpropeller har å andra sidan en begränsad historia av utveckling och förfining.
Ibland måste reaktionshjul ”avlastas” om de snurrar för snabbt. I ett oförutsägbart uppdrag kanske ingenjörer inte vet i vilken riktning ett rymdskepp kommer att behöva pekas; därför är en metod för att bromsa reaktionshjulen utan att inducera en reaktion nödvändig. Raketpropeller kan avfyras för att motverka reaktionen av att sakta ner ett reaktionshjul.
Ett momentumhjul använder också principen om att bevara vinkelmomentet. Dess syfte i en rymdfarkost är dock att behålla en viss orientering snarare än att ändra den. Olika krafter på en rymdfarkost – inklusive luftfriktion och varierande gravitations- och magnetfält – kan producera vridmoment som stör en rymdfarkosts orientering. Detta upplevs på rymdteleskopet Hubble, som är beroende av en stabil orientering för att fokusera på avlägsna objekt. När de snurras snabbt kan momentumhjulen motstå sådana störningar och hjälpa till att upprätthålla en stadig orientering.