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Routech s.r.o.

Dr. Milady Horákové 185/66

460 06 Liberec

Tel.: +420 489 202 971

info@routech.cz

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Compower ApS

Marielundvej 29

2730 Herlev

Tel.: +45 (0) 44 92 66 20

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Marte Científica e Instrumentação Industrial Ltda

Av Fco Andrade Ribeiro 430

37540-000 Santa Rita do Sapucai, MG

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www.marte.com.br

FAULHABER Drive System Technology (Taicang) Co., Ltd.

Eastern Block, Incubator Building, No. 6 Beijing Road West

Taicang 215400, Jiangsu Province

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Tel.: +31 (0) 40 85155-40

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71101 Schönaich

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[Translate to Italian:]

Nel 1969 Neil Armstrong ed Buzz Aldrin furono i primi a mettere piede sulla Luna. La loro missione di allunaggio fu la prima missione spaziale durante la quale furono raccolti campioni su un corpo celeste e riportati sulla Terra. Ancora oggi, gli scienziati continuano ad analizzare il materiale e fare nuove scoperte. Viaggiare nello spazio con equipaggio è, tuttavia, troppo costoso e complicato per la raccolta di rocce cosmiche. Dall'Apollo 11, sono state soprattutto sonde senza equipaggio a prelevare sostanze dai corpi celesti.

Motori lineari per Aerospaziale capsula Hades traiettoria del razzo

Polvere di stelle al grammo

Mentre i famosi astronauti portarono indietro diverse centinaia di chili di roccia lunare, le missioni senza equipaggio hanno in genere a che fare con pochi grammi di materiale cosmico. Grazie ai moderni metodi di analisi, anche le quantità più piccole sono sufficienti per una ricerca approfondita che aiuta gli scienziati a comprendere meglio i processi che si sono verificati durante la formazione del nostro sistema solare. Inoltre, in questi campioni è stato trovato l'amminoacido glicina. Ne consegue che questo blocco proteico è atterrato sulla Terra con meteoriti e probabilmente ha contribuito all'origine della vita sul nostro pianeta.

Prima che i campioni possano essere esaminati, questi devono ovviamente tornare innanzitutto sulla Terra. A tal fine, durante le missioni senza equipaggio vengono utilizzate le cosiddette capsule di ritorno. Queste vengono rilasciate dalla sonda spaziale in un momento calcolato con precisione e messi sulla loro strada con una piccola spinta. L'attrazione gravitazionale della Terra alla fine li costringe ad atterrare in quella che è un'area precalcolata.

Motori lineari per Aerospaziale capsula Hades rayyo Nosecone
Valori ottimali dei componenti Le dimensioni ridotte del razzo consentono solo un carico utile limitato. Pertanto, tutti i componenti devono essere ottimizzati in termini di volume e peso in relazione allo spazio limitato disponibile nella punta del razzo.

Pericolo dovuto all'aerodinamica

Durante questa fase del suo volo, la capsula è già esposta all'aerodinamica terrestre. Ogni mulinello d'aria influenza la sua traiettoria e il suo orientamento. Senza ali e alettoni, non c'è modo di stabilizzarsi dall’esterno e c’è il rischio che la capsula inizi a ruotare su se stessa. Ciò è avvenuto, ad esempio, con la capsula di ritorno della Missione Genesis della NASA nel 2004. Durante questa fase del volo, ha perso l'orientamento previsto e non è riuscita a sganciare il paracadute, schiantandosi così senza controllo sul terreno.

“Vogliamo prevenire questo scenario stabilizzando l'orientamento della capsula durante il suo volo attraverso l'atmosfera”, spiega Aurélien Walpen dell'Università di scienze applicate della Svizzera occidentale (HES-SO), che ha campus a Ginevra e Friburgo. Aurélien è stato coinvolto nel progetto HADES come studente master. “Uno dei nostri professori è molto attivo nel campo dei viaggi nello spazio e ci ha confrontati con il problema della capsula di ritorno. Abbiamo giocato con vari concetti, ma presto siamo tornati alla nostra idea iniziale: stabilizzazione tramite spostamento del centro di gravità”.

La capsula dovrebbe, in linea di principio, fare la stessa cosa di un surfista quando si tiene sulla sua tavola mentre cavalca un'onda: Compensa l'effetto del suo “terreno” dinamico usando il suo peso corporeo per regolare costantemente il suo centro di gravità. “Tradotto nel linguaggio della meccanica, il movimento di compensazione avviene sull'asse x ed y. Spostando un peso avanti e indietro su entrambi questi assi, è possibile compensare le forze destabilizzanti esterne”.

Motori lineari per Aerospaziale capsula Hades esterno
Motori lineari per Aerospaziale capsula Hades interno
Interno della capsula HADES che mostra uno dei servomotori lineari FAULHABER utilizzato per stabilizzare la capsula
Motori lineari per Aerospaziale capsula Hades razzo Rexus

Motori con doppia funzione

L’utilizzo di servomotori CC lineari all'interno della capsula per spostare i due pesi rappresentava una scelta sensata. In questo caso la massa del motore è sufficiente per funzionare da contrappeso: L'effetto stabilizzante è ottenuto dai due motori che scorrono avanti e indietro lungo i loro assi. Non è necessario aggiungere ulteriore “peso morto”. Durante la ricerca di soluzioni affidabili con motori lineari per questo compito, gli esperti dell'ESA e del HADES si sono rivolti a FAULHABER. Per questa insolita missione, hanno trovato l’azionamento giusto che ha soddisfatto in modo ottimale le esigenze fisiche.

Tali requisiti sono considerevoli. In primo luogo, i motori devono essere relativamente robusti per resistere alle enormi forze durante il lancio del razzo e al rientro nell’atmosfera. Soprattutto durante quest’ultimo, la capsula diventa al suo interno molto calda - questo dopo essere stata esposta a temperature estremamente basse nello spazio e al vuoto ivi presente.

Tutto ciò non deve impedire ai motori di svolgere i propri compiti in modo affidabile e rapido. Devono essere in grado di spostarsi avanti e indietro lungo il proprio asse di movimento fino a quattro volte al secondo. Decelerazioni e forze centrifughe significative devono essere compensate. Allo stesso tempo, lo spazio all'interno della capsula - come sempre accade nei viaggi nello spazio - è molto scarso. Il motore deve fornire le massime prestazioni con dimensioni minime.

“Anche in questo caso abbiamo provato vari tipi di motore, ma solo per tornare alla nostra prima scelta”, spiega Aurélien Walpen. “Il servomotore CC lineare LM 2070-12 di FAULHABER ha raggiunto i migliori valori in tutti i punti importanti e si è dimostrato l’azionamento più affidabile. Importante era anche che il controllo del motore potesse essere programmato e integrato molto facilmente nel sistema completo”. L'intero sistema è stato testato nelle camere climatiche e a vuoto, nonché nella galleria del vento dell'Università di Ginevra. Qui è stata simulata la reazione della capsula alla resistenza dell'aria durante il volo attraverso l'atmosfera. Durante le prove, i motori lineari hanno stabilizzato in modo affidabile l'orientamento della capsula. Il test sul campo, con effettivo ritorno dallo spazio, previsto per marzo 2020 ha dovuto essere rinviato alla primavera del 2021. La capsula sarà lanciata da un razzo REXUS dell'Esrange Space Center nella città di Kiruna, nel nord della Svezia. Dopo aver accelerato a 20 g ed aver raggiunto una velocità massima di 4.300 chilometri all'ora, viaggerà fino ad un’altitudine di 100 chilometri sopra la superficie terrestre. Da lì, la capsula verrà inviata indietro e, grazie a FAULHABER, tornerà sulla Terra in sicurezza.

Servomotori C.C. lineari
LM 2070 ... 12
per controllo sin/cos
Scheda tecnica (PDF)
Caratteristiche principali
Lunghezza:
33 ... 85.5 mm
Larghezza:
8 ... 20 mm
Corsa:
15 ... 220 mm
Velocità:
1.8 ... 3.4 m/s
Forza in regime stazionario:
1.03 ... 9.2 N
Dettagli prodotto

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