Plein champ sur l'espace!
En raison de leur grande puissance pour un faible volume, les micromoteurs conviennent à de nombreuses applications. Leur faible poids et leur fiabilité en fonctionnement de longue durée les rendent également intéressants pour certaines applications dans le domaine de la recherche spatiale.
Chaque kilogramme mis en orbite exige cent fois son poids en carburant. Dans ce contexte, l'utilisation de micromoteurs est essentiel. Par ailleurs, ils sont toujours prêts à fonctionner, permettent une surcharge de courte durée et supportent le froid comme le chaud si l’on procède à quelques modifications mineures des éléments standards sur le plan des matériaux et des lubrifiants.
Il en résulte un entraînement extrêmement bon marché pour la technique spatiale, sans compromis en termes de fiabilité ou de durée de vie. Notre monde moderne repose sur l’utilisation de l’électricité, des ondes électromagnétiques et des appareils électroniques. Mais toute cette technique fondamentale est facilement influençable de l’extérieur. L’interaction du vent interstellaire et du champ magnétique terrestre ne génère pas seulement le magnifique spectacle des aurores boréales ; elle a déjà aussi paralysé des réseaux électriques et téléphoniques entiers dans les pays nordiques. Pour étudier les influences de la magnétosphère de la terre sur notre monde moderne, la NASA enverra en octobre 2014 quatre sondes de mesure dans l’espace au moyen d’une fusée. Ces satellites seront respectivement équipés de quatre unités d’entraînement à moteur pas à pas provenant de la société sœur américaine de FAULHABER, MICROMO. Ces unités sont chargées du déroulage et de l’enroulage des câbles de mesure.
Pas de seconde tentative
La navigation spatiale est une affaire coûteuse. Pour beaucoup de missions, il n’y a qu’une seule chance ; si on la gaspille, on ne dispose pas des moyens nécessaires à un nouvel essai. Pour l’essentiel, deux critères sont donc prédominants pour équiper une mission : une fiabilité maximale et de faibles coûts. Aujourd'hui, la technique moderne des micromoteurs est si évoluée que souvent, elle ne nécessite plus de conceptions spéciales pour les conditions d’utilisation extrêmes. Généralement, des optimisations mineures sont largement suffisantes pour satisfaire les exigences.
La NASA recherchait un entraînement à la fois petit, léger, puissant et fiable pendant plusieurs années pour sa mission MMS (Magnetospheric Multiscale Mission) ; elle l’a trouvé auprès de la société sœur américaine de FAULHABER. Les petits moteurs pas à pas sont la solution idéale pour enrouler et dérouler quatre câbles de mesure de champ magnétique d’une longueur d’env. 60 cm, pour chaque sonde. Comme cette mission a pour objet d’observer les influences du vent interstellaire sur le champ magnétique terrestre, elle doit durer plusieurs années. La première année, l’observation se concentrera sur la région comprise entre la terre et le soleil ; la deuxième année, les sondes seront reprogrammées pour observer la zone située à l’ombre du soleil, c'est-à-dire là où le champ magnétique s’échappe comme un drapeau dans le vent interstellaire. Pour quatre satellites dotés respectivement de quatre câbles de mesure, plus quelques prototypes, 40 unités d’entraînement modifiées pour être utilisées dans l’espace étaient nécessaires.
Dur à la tâche
Parallèlement à leurs avantages en termes de poids et de volume, les petits moteurs pas à pas possèdent d’autres atouts pour un fonctionnement fiable. Ils n’ont pas besoin d’un pilotage particulièrement exigeant : une simple commande de moteur pas à pas, pouvant être conçue pour être très robuste, est tout à fait suffisante. Plus l’électronique est intégrée, plus son fonctionnement est menacé dans l’espace en raison du bombardement par les rayons cosmiques. Cela impose un blindage supplémentaire et donc une augmentation de masse. Les moteurs d’un diamètre d’env. 20 mm sont directement raccordés au réducteur de 43:1. La longueur totale de l’unité compacte dépasse à peine 56 mm. Malgré tout, l’unité développe jusqu'à 35 Ncm au niveau de l’arbre de sortie.
Les principales modifications apportées au moteur et à la transmission ont surtout concerné la lubrification et la création de trous d’équilibrage, nécessaires au départ pour une purge d’air rapide – une opération particulièrement importante car on sait qu’une fusée quitte très vite l’atmosphère. Nous connaissons tous l’effet que produit une montée ou une descente rapide en voiture sur une route de montagne : les oreilles craquent ou s’obturent. Les trous d’équilibrage permettent à l’air de s’échapper rapidement et évitent ainsi les dommages causés par la surpression interne. Pour la lubrification, une substance résistant aux températures extrêmes et ne s'évaporant pas dans le vide est nécessaire.Les éléments standards tels que les roulements à billes des moteurs et les roues dentées de la transmission, ont donc été graissés avec un lubrifiant spécial de ce type. À ce stade, ils étaient prêts pour une utilisation dans l’espace.
Aujourd'hui, la technique moderne standard utilisée pour les micromoteurs peut fournir des entraînements quasiment « prêts à l’emploi » même pour les exigences extrêmes. Il suffit de quelques ajustements au niveau du design, du matériau ou de la lubrification pour satisfaire même les exigences de la navigation spatiale.
