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[Translate to Français:]

À l'instar des astéroïdes, les comètes sont considérées comme les restes de la formation du système solaire. Elles se sont formées dans les zones froides extérieures. Le noyau d'une comète ne fait souvent que quelques kilomètres seulement et, à proximité du soleil, il s'entoure d'un voile poussiéreux appelé « coma » qui lui donne son aspect particulier. Les hommes ont toujours été fascinés par les comètes. Dans l'antiquité, les grecs et les romains les considéraient comme un signe des dieux et au Moyen-Âge, elles étaient vues comme des messagers du destin. Aujourd'hui, des scientifiques européens ont, pour la première fois, réussi à atterrir sur une comète afin de l'étudier de près et d'en apprendre plus sur les débuts de notre système solaire. Une telle entreprise exige néanmoins beaucoup de la technique employée. Ainsi, l'atterrisseur balistique contient toute une série de petits entraînements qui, après des années de vol à travers l'espace, doivent remplir leur fonction de manière fiable, par exemple lors de l'atterrissage et au cours des analyses réalisées sur la surface de la comète.

Systèmes d‘entraînement pour Aérospatiale la sonde spatiale Rosetta mission moteurs
Les pieds d’atterrissage de la sonde sont intégrés via un cardan équipé de 3 moteurs : deux pour les axes de rotation, un pour la fonction d’ajustage du frein.
Systèmes d‘entraînement pour Aérospatiale la sonde spatiale Rosetta mission harpon
Module du harpon destiné à l’ancrage à la surface de la comète

Philae a atterri trois fois

En raison de la faible gravité du corps céleste, il est difficile de trouver appui sur la surface et de le maintenir de manière fiable pendant toute la durée de fonctionnement. Sous l'égide du Centre Aérospatial Allemand (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR), l'Institut Max Planck pour la Physique Extraterrestre (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, MPE) a donc développé un système d'ancrage spécial pour la sonde : juste après le contact au sol lors de l'atterrissage, deux harpons devaient être tirés par charge propulsive vers la surface de la comète pour s'y planter. Des crochets de retenue étaient prévus pour empêcher ces « chevilles » de ressortir. Ensuite, chaque harpon devait tirer derrière lui un câble provenant d'un chargeur. Après le lancement du harpon, un servomoteur sans balais de la série 1628 avec réducteur planétaire 16/7 devait enrouler le câble sur un tambour et le tendre afin de permettre l'ancrage de la sonde sur la surface.
C'est en tout cas ce qui était prévu. Mais comme les harpons n'ont pas été lancés, le mécanisme de rembobinage n'a pas été activé et Philae a finalement effectué trois atterrissages sans s'ancrer sur la comète. Le laboratoire miniature a malgré tout réussi à commencer ses analyses comme prévu.

Systèmes d‘entraînement pour Aérospatiale la sonde spatiale Rosetta dessin au harpon
Structure du harpon.

Support d'atterrisseur et analyse des échantillons

À l'atterrissage, d'autres moteurs avaient des rôles importants à jouer : pour transformer l'énergie cinétique de l'atterrissage (environ 50 J) en énergie électrique puis en chaleur via un entraînement avec vis filetée, un moteur à armature en cloche de la série 3557 a été court-circuité par le biais d'une résistance externe et utilisé comme générateur. D'autres entraînements de la série 1224 sont associés au support à trois pieds de l'atterrisseur, par exemple pour faire pivoter la partie supérieure de l'atterrisseur via un cardan de manière à ce que les panneaux solaires soient orientés correctement. Le prélèvement d'échantillons a également nécessité des micromoteurs : l'atterrisseur est équipé d'un foreur qui place les échantillons dans des fours de petite taille pour la pyrolyse. Via une transmission à vis sans fin, des petits moteurs de la série 1016 avec réducteur planétaire 10/1 entraînent un excentrique qui pose un obturateur en céramique sur le four concerné et ferme simultanément les contacts électriques pour le chauffage du four. De fins tubes dans l'obturateur du four permettent de transmettre les gaz ainsi produits aux instruments scientifiques en vue de les analyser. Au cours de sa première phase de recherche, l'atterrisseur a réalisé toutes les mesures scientifiques prévues sur la surface de la comète en plus de 56 heures en tout. Philae a réussi à transmettre ces données au centre de contrôle de l'atterrisseur, et aussi à améliorer son orientation vers le soleil. Selon l'ESA et le DLR, la mission est déjà une réussite sans pareille. L'évaluation de toutes les données désormais disponibles demandera quant à elle un certain temps.

Systèmes d‘entraînement pour Aérospatiale la sonde spatiale Rosetta mission Philae système de rembobinage
Système de rembobinage avec moteur miniature et ressort en spirale

L'espace et ses exigences

Dans l'espace, les entraînements doivent satisfaire à des exigences élevées : chaque kilogramme de masse propulsé dans l'espace coûte de l'énergie, c'est-à-dire du carburant et donc de l'argent. Il faut donc de petites solutions légères qui résistent également aux énormes vibrations et accélérations du lancement, ainsi qu'aux faibles températures constantes et à plusieurs années de conditions de vide dans l'espace.

Étant donné que le coût constitue un facteur majeur de réflexion lors du choix des composants, même pour un projet dans l'espace, les développeurs souhaitaient dans la mesure du possible éviter les développements spéciaux coûteux. Ils se sont donc mis à la recherche de produits de série qui répondent le plus possible à leurs besoins. Ils ont trouvé ce qu'ils cherchaient dans la grande gamme de systèmes d'entraînement de FAULHABER (cf. encadré). Les solutions d'entraînement standard proposées satisfaisaient à toutes leurs exigences mécaniques. Des modifications relativement peu coûteuses ont ensuite permis d'adapter ces solutions aux conditions spécifiques de l'espace.

Systèmes d‘entraînement pour Aérospatiale la sonde spatiale Rosetta mission atterrissage
Systèmes d‘entraînement pour Aérospatiale la sonde spatiale Rosetta mission Philae atterrissage

Ajustement des entraînements standard

Un servomoteur C.C. sans balais avec réducteur de précision a, par exemple, servi de moteur de sortie pour l'entraînement des harpons d'ancrage. Le moteur et le réducteur font ensemble seulement 16 mm de diamètre et 61 mm de longueur. Un faible jeu de réducteur inférieur à 1° permet en outre un positionnement très fin. Les dimensions compactes de la solution d'entraînement ont facilité son intégration et sa faible consommation électrique s'est également avérée bénéfique pour l'application.

Comme pour les autres entraînements employés pour l'atterrisseur, la lubrification a là aussi été adaptée aux conditions de l'espace. Les graisses et les huiles sont ici parfaitement inappropriées puisqu'elles se figent dans le froid de l'espace ou s'évaporent sous vide. Les lubrifiants solides peuvent aider, mais le graphite est exclu puisque son pouvoir lubrifiant nécessite la présence de gaz, tel que de l'azote ou de la vapeur d'eau, entre les couches de graphite. Sous vide, ces gaz sont absents et ce lubrifiant solide éprouvé sur Terre se comporte ici plutôt comme de la craie. Pour l'utilisation dans l'espace, on a donc opté pour le bisulfure de molybdène (MoS2) qui a une structure stratifiée, similaire au graphite. La lubrification fonctionne ainsi sous vide, dans le froid de l'espace et jusqu'à des températures de plusieurs centaines de degrés en dessous de zéro. Ce lubrifiant solide a été appliqué sur les surfaces à lubrifier des paliers spéciaux et des roues dentées standard.

Systèmes d‘entraînement pour Aérospatiale la sonde spatiale Rosetta mission Philae séquestrer

Les logements d'entraînement ont également dû être transformés pour l'utilisation dans l'espace. Les basses températures inférieures à -100°C et les différents matériaux peuvent rapidement devenir synonymes de blocage en présence de dilatation thermique sur les pièces de précisions. Pour cette raison, le boîtier en laiton nickelé standard du réducteur a été remplacé par un boîtier en acier adapté aux roues dentées en acier en termes de dilatation thermique. Le boîtier en acier a pu être traité au sein du processus de fabrication standard de FAULHABER, ce qui a permis de garantir une interchangeabilité parfaite. La simplicité de montage des pièces détachées du réducteur a facilité l'assemblage des pièces « renforcées » pour l'espace. Les entraînements standard modifiés prouvent leur efficacité dans l'espace tout comme ils l'ont déjà fait dans de nombreux autres cas d'application extrêmes, tels que les microscopes électroniques sous vide poussé ou pour la fabrication de puces.

vidéo
FAULHABER SR

1016 ... SR

Commutation métaux précieux

Fiche technique (PDF) Détails sur le produit
FAULHABER SR

1224 ... SR

Commutation métaux précieux

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Réducteurs planétaires

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