Carrière Press Inkoop
Carrière Press Inkoop
DC-motoren voor Ruimtevaart Hexapod header

Tijdens een zonsverduistering is het mogelijk om de corona rondom het verduisterde zonneoppervlak met het blote oog te zien. Het fenomeen bestaat vrijwel geheel uit geïoniseerd plasma en strekt zich uit in de ruimte tot een afstand van wel drie keer de straal van de zon. Met een temperatuur van meerdere miljoenen Kelvin is de corona zo heet dat de 5778 Kelvin op het oppervlak van de zon in vergelijking bijna koel lijken. Tot nu toe was het niet mogelijk om de reden voor dit enorme temperatuurverschil tot in detail te bestuderen. Op aarde wordt een groot deel van de straling door de aardatmosfeer geabsorbeerd, en in de ruimte zijn er technologische beperkingen voor een effectieve observatie: het oppervlak van de zon moet bedekt zijn, zodat het de corona niet overstraalt. Maar met de huidige apparatuur betekent dit dat het gedeelte van de corona dat zich het dichtste bij de zon bevindt, ook wordt bedekt.

Haarfijn

In het kader van zijn StarTiger-programma plant ESA nu om in 2017 twee satellieten in een baan om de aarde te brengen in een unieke formatie. Het is de bedoeling dat ze op slechts 150 meter van elkaar zullen vliegen – en dat met een snelheid van meerdere kilometers per seconde. Dit vraagt om haarfijne nauwkeurigheid. Het schild van de voorste satelliet moet de zon zo afdekken, dat de instrumenten van de andere satelliet de straling van de corona kunnen vastleggen op een manier die voorheen onmogelijk was.

Om de satellieten onderling en de instrumenten aan boord optimaal uit te lijnen, hebben de ingenieurs van ESA de omstandigheden van de buitenaardse missie nagebootst in het Laboratory of Astrophysics in Marseille. Op een BREVA-hexapod (een zespotige robot) van SYMETRIE is een coronagraaf bevestigd, die op de satelliet in de schaduw de straling van de zonnecorona moet gaan vastleggen. In iedere poot is een borstelloze DC-micromotor gemonteerd met een geïntegreerde encoder. Door de poten uit- of in te trekken, kan het platform op de hexapod vrij worden aangepast in iedere willekeurige richting. Dankzij de uitstekende dynamiek en vermogensdichtheid van de FAULHABER-aandrijvingen en de hoge resolutie van de encoders, kunnen zelfs grote massa's snel, betrouwbaar en nauwkeurig worden gepositioneerd – ook vanuit extreem kleine inbouwruimtes.

DC-motoren voor Ruimtevaart Hexapod BREVA
De hexapod BREVA van SYMETRIE

Een spiegel voor de volgende Hubble

Dankzij deze bewegingsvrijheid hebben de ESA-ingenieurs allerlei onderlinge posities van de vliegende satellieten kunnen nabootsen. Olivier Lapierre, managing director van SYMETRIE, legt uit waarom de hexapod zo goed geschikt is voor zijn taak: "Het systeem voert de vereiste minieme bewegingen uit met extreem weinig speling, en tegelijkertijd is het bijzonder stevig en kan het de gewenste positie ook nauwkeurig vasthouden." Nog een sterk punt: de geavanceerde software garandeert een soepele interactie tussen de componenten. Het platform kan bijvoorbeeld een willekeurig virtueel centrum voor rotaties opgeven, en de opeenvolging van bewegingen is bijzonder soepel.

Deze kenmerken van de nauwkeurige SYMETRIE-hexapods worden ook ingezet voor ander astronomisch onderzoek, zoals in de James Webb-ruimtetelescoop die de beroemde Hubble-telescoop in 2018 moet vervangen, en in het GAIA-project dat de Melkweg in kaart moet brengen. In al deze projecten zijn optische instrumenten op hexapods gemonteerd. Lapierre beschrijft een typische taak: "De hexapod helpt om de spiegel in de opgegeven positie te plaatsen, met een nauwkeurigheid tot op minder dan een millimeter." Net als bij StarTiger vraagt de missie om een ongelooflijke mate van nauwkeurigheid: de Webb-telescoop moet theoretisch in staat zijn om een enkele kaars op een van de manen van Jupiter te detecteren.

DC-motoren voor Ruimtevaart Hexapod BORA vacuum
BORA in de uitvoering die geschikt is voor bedrijf in een vacuüm
DC-motoren voor Ruimtevaart Hexapod standard BORA
Standaard BORA

De krachtigste röntgenstraal

De BORA-hexapod die is ingezet in het GAIA-project, was oorspronkelijk niet ontwikkeld voor de astronomie, maar voor de observatie van extreem kleine objecten. BORA komt voort uit een samenwerking met de European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble. De synchrotron in de Franse Alpen is een deeltjesversneller, die elektronen versnelt totdat ze bijna de lichtsnelheid bereiken, om ze vervolgens op elkaar te laten botsen. Het systeem genereert de krachtigste röntgenstraal ter wereld. De straal is ongeveer tienduizend keer sterker dan die van een medisch röntgenapparaat, maar slechts zo dik als een menselijke haar. De straal wordt gebruikt voor de analyse van uiteenlopende monsters en materialen, van de kristalstructuren van halfgeleiders tot de moleculaire bewegingen in levende cellen. "Het ESRF gebruikt onze hexapods om de kalibratiespiegels en monsters in specifieke posities te plaatsen, en om die posities nauwkeurig te behouden dankzij hun uitstekende stabiliteit", vertelt Lapierre.

Maar of wetenschappers nu de oneindige ruimte bestuderen, of de oneindig gedetailleerde structuren op moleculair niveau, de hexapod voor de positionering moet aan dezelfde harde vereisten voldoen: maximale manoeuvreerbaarheid en nauwkeurigheid in combinatie met compromisloze stabiliteit. Afhankelijk van de toepassing kunnen hier nog extra vereisten bij komen. Zowel voor ESA als ESRF wordt veel werk verricht in een vacuüm of in een cleanroom, waar alle apparatuur aan de bijbehorende vereisten moet voldoen. Vaak is er ook maar weinig ruimte en moeten de hexapods dus klein zijn.

De ideale oplossing voor positionering in extreem kleine ruimtes is de BORA, het kleine broertje van het BREVA-model. Het vloeroppervlak van de BORA heeft een diameter van slechts 212 millimeter, en hij is maar 145 millimeter hoog. Ondanks dat kleine formaat kan hij een last van wel 10 kilo positioneren met een resolutie van 0,1 micrometer op zijn richtingsassen en 2 microradiaal op zijn draaiassen. "De motoren van FAULHABER spelen een essentiële rol in onze hexapods", vertelt Olivier Lapierre. "Ze bieden de best verkrijgbare combinatie van een compact formaat en productkwaliteit."

Producten

Borstelloze DC-motoren
Zeer efficiënt sleufloos ontwerp
Hoog koppel of hoog toerental bij klein formaat en laag gewicht
Zeer dynamische acceleratie en vertraging
Laag geluidsniveau
Beschikbaar met een breed aanbod aan sensoropties of sensorloos
Details
Meer informatie

Aanbevolen inhoud

Hier vindt u externe materialen van YouTube bij dit artikel. Klik om ze te bekijken.

Ik ga ermee akkoord om externe inhoud te zien. Ik ben me ervan bewust dat mijn persoonlijke gegevens kunnen worden gedeeld met externe platformen. Raadpleeg voor meer informatie ons privacybeleid.