控制力矩陀螺（CMG），是航天器姿态控制系统执行机构之一，主要由转子、框架构成。在工作时，转子旋转提供角动量，框架旋转改变角动量矢量方向，产生控制力矩。当航天器轴向旋转时，控制力矩陀螺与航天器进行角动量交换，输出控制力矩，以控制航天姿态。

航天器在轨道上运行时，会根据需要对姿态进行调整；同时，受天体引力等多重因素影响，航天器姿态会发生变化。为维持航天姿态或者对姿态进行微调，姿态控制系统执行机构不可或缺。常见的姿态控制执行机构主要是推力器、飞轮。

控制力矩陀螺与推力器相比，前者原理为动量交换，后者原理为质量喷射。推力器工作需要消耗推进剂来改变力矩，传统方式是采用反推力系统（RCS），运用喷射装置提供反推力，以调整或改变航天器姿态。通常情况下，航天器需要频繁调整姿态，因此推进剂消耗量大，而航天器携带的推进剂有限，这就需要定期发射火箭进行补给，因此推力器使用成本高。控制力矩陀螺无需消耗推进剂，成本优势明显。

控制力矩陀螺与飞轮相比，二者同为惯性执行机构，以角动量交换来控制航天器姿态。飞轮通过改变转子角动量的大小来产生合适的控制力矩，实现航天器姿态调整，但其输出力矩小，无法满足大型航天器姿态调整需求。控制力矩陀螺通过框架旋转改变转子角动量方向来产生控制力矩，输出力矩大小可调节，能够满足大型航天器到小型航天器的姿态控制要求。

空间站是大型航天器，控制力矩陀螺应用优势突出。在国际空间站上，配置了4个控制力矩陀螺，在中国天宫空间站上，配置了6个控制力矩陀螺。空间站长期运行，自身重量庞大，外部环境复杂，控制力矩陀螺在载荷承受能力、环境适应性、性能稳定性、使用寿命等方面要求高，设计、研发、制造难度大。

我国是全球第三个具备控制力矩陀螺研制能力的国家，最早在轨应用的是200牛米秒控制力矩陀螺，搭载于我国第一个空间实验室“天宫一号”。现阶段，我国控制力矩陀螺产品角动量覆盖范围宽，小到0.1牛米秒，大到1500牛米秒，且精度、响应速度、可靠性等性能优良，除了可以应用在空间站上，还可以应用于卫星上，能够满足大中小型不同航天器需求。