maxon Story
Des moteurs de précision sur la planète rouge
Plus de 100 moteurs électriques de maxon ont déjà été utilisés sur la planète rouge, où ils ont résisté aux radiations cosmiques, aux tempêtes de poussière et aux fluctuations de température. Et des moteurs de précision se sont à nouveau envolés vers Mars, dans le rover Perseverance. La clé du succès ne change pas: l'utilisation de produits industriels standard.
Des missions sur Mars sans système de motorisation maxon? C'est impensable! Pendant les deux dernière décennies, ces moteurs DC ont été utilisés dans quasiment toutes les missions robotisées réussies. Et plus de 100 d'entre eux se trouvent déjà sur la planète rouge, nombre ayant encore augmenté avec l'atterrissage du rover Perseverance de la NASA, en février 2021. Mais les missions spatiales représentent seulement une petite partie des projets de maxon. La plupart des moteurs DC et BLDC, des contrôleurs, des réducteurs et codeurs du fabriquant suisse sont utilisés dans des applications médicales, d'automatisation industrielle ou de robotique.
Alors pourquoi maxon est-il devenu un fournisseur incontournable pour les projets spatiaux? Pour résumer, du fait de la grande qualité de ses produits standard. Tous les entraînements utilisés sur Mars sont dérivés de produits du catalogue utilisés sur Terre dans toutes sortes d'applications. Il est bien sûr nécessaire de les modifier pour en faire des produits résistant aux conditions extrêmes. Mais leur conception de base demeure la même.
Partir dans l'inconnu avec 11 moteurs DC
En 1997, pour la première fois de l'histoire, un véhicule s'est déplacé à la surface de Mars pour prendre des photos et étudier le sol. Sojourner, le rover de la NASA à six roues et d'un poids de seulement 11 kilos, devait représenter une expérience relativement peu onéreuse.
Sojourner, premier rover sur Mars, a atterri le 4 juillet 1997. Durée de la mission: trois mois. maxon a fourni 11 moteurs DC de diamètre de 11 millimètres destinés à la propulsion, à la direction et aux instruments scientifiques.
De nombreux produits industriels standard ont donc été choisis là où c'était possible, notamment les 11 moteurs DC destinés à la propulsion, à la direction et au fonctionnement des instruments scientifiques. Avec leur rotor sans fer et leur bobinage en losange typiques, les moteurs maxon étaient plus puissants et dynamiques que des moteurs DC conventionnels. Les ingénieurs de maxon ont également modifié les balais et le lubrifiant utilisé. À l'époque, nous n'étions pas sûrs que ces modifications soient suffisantes pour permettre le succès de la mission sur Mars. Nous n'avions aucune expérience qui pouvait nous servir de référence et les défis étaient de taille. Les moteurs devaient résister aux fortes vibrations inhérentes au lancement de la fusée, au vide et aux rayonnements cosmiques pendant le vol, à un atterrissage brutal sur Mars, aux tempêtes de poussière et aux fluctuations de température entre -120 et +25°C. Mais la mission a été un véritable succès et la renommée internationale de maxon était faite.
L'envie d'entreprendre d'autres missions exploratoires sur la planète rouge s'est répandue parmi les agences spatiales. Elles cherchaient des réponses aux questions fondamentales, de type: Y a-t-il de l'eau ou de la glace sur Mars? La vie existe-t-elle sur Mars, ou a-t-elle pu exister autrefois? Pourquoi la Terre et Mars, planètes voisines, ont-elles évolué si différemment?
Un duo qui surpasse toutes les attentes
Après le succès du Sojourner, la NASA a décidé d'envoyer en même temps deux autres robots de recherche scientifique dans l'espace: les rovers jumeaux Opportunity et Spirit. D'une toute autre catégorie que Sojourner, ils pesaient 185 kilos chacun et étaient équipés d'instruments capables de brosser le sol et de forer la roche de Mars. Les véhicules ont atterri séparément sur la planète en janvier 2004 et ont démarré leur travail, censé durer au moins trois mois. En fin de compte, Spirit a fonctionné pendant six ans avant de s'enliser dans le sable. Opportunity, son jumeau, a tenu le coup pendant 15 ans au cours desquels il a parcouru plus de 45 kilomètres. Le rêve des scientifiques impliqués dans la mission s'est plus que réalisé: l'aide des rovers a permis de démontrer que de l'eau a existé un jour à l'état liquide à la surface de la planète rouge, condition indispensable à la vie.
La contribution de maxon a été importante: 35 moteurs DC avec balais de diamètre de 20 ou de 25 millimètres équipaient chacun des véhicules, et assuraient la propulsion, le contrôle et la commande du bras robotisé. Huit moteurs électriques supplémentaires se trouvaient dans le module d'atterrissage du rover.
Des moteurs similaires ont été utilisés en 2008, lorsque la NASA a envoyé la mission suivante sur Mars, avec la sonde stationnaire Phoenix. La sonde devait chercher de l'eau gelée, qu'elle a fini par trouver dans un échantillon de sol chauffé pour l'analyse. Les moteurs maxon étaient chargés d'aligner les panneaux solaires de la sonde et de déplacer son bras robotisé.
Les rovers jumeaux Spirit et Opportunity ont atterri sur Mars en janvier 2004. Les deux rovers étaient équipés de 35 moteurs maxon. Des moteurs similaires ont été utilisés dans la sonde stationnaire Phoenix, qui a atterri sur la planète le 25 mai 2008. maxon a fourni neuf moteurs DC à balais RE 25, équipés de roulements à billes conçus spécialement, qui devaient assurer l'alignement des panneaux solaires et les mouvements de l'arbre robotisé.
Un marteau motorisé perce le sol martien
De nouveaux développements techniques ont eu lieu depuis. Deux autres robots se trouvent actuellement sur Mars: Curiosity, rover qui dépasse tout ce qui a été réalisé au cours des missions précédentes en termes de taille et d'instruments de mesure. En service depuis 2012, le véhicule pèse presque une tonne et est équipé de dix instruments. La contribution de maxon à ce projet est certes modeste mais décisive. L'entreprise a fourni des codeurs MR chargés de contrôler les moteurs.
La sonde stationnaire InSight a ensuite atterri sur Mars fin 2018. Pour déployer les panneaux solaires, les ingénieurs de la NASA ont utilisé les moteurs RE 25, qui avaient fait leurs preuves dans les rovers jumeaux Spirit et Opportunity. Entre-temps, un nouveau moteur à balais DCX a été utilisé pour la première fois, chargé de marteler une sonde de température (appelée taupe) pour l'enfoncer de plusieurs mètres dans le sol de Mars.
Curiosity a atterri sur Mars en août 2012 et a largement dépassé ses prédécesseurs, non seulement sur le plan technique. Curiosity a la taille d'une petite voiture, pèse 900 kg et est alimenté par un générateur thermoélectrique à radio-isotopes. maxon l'a équipé de codeurs précis montés sur les axes moteurs.
À la recherche d'anciens signes de vie
L'équipe maxon scrute à nouveau la planète Mars avec excitation: en février 2021, le rover de la NASA, Perseverance, a atterri sur la planète rouge. Il doit contribuer à la découverte de traces d'une vie passée. La tâche principale consiste à prélever de multiples échantillons de sol, de les sceller dans des conteneurs prévus à cet effet et de les déposer à la surface de Mars de sorte à pouvoir les ramener sur Terre lors d'une mission future. Plusieurs moteurs BLDC de maxon sont utilisés pour manipuler les échantillons à l'intérieur du rover. Certains sont installés dans le bras robotisé qui déplacera les échantillons de poste en poste. Des moteurs maxon sont également utilisés pour sceller et déposer les conteneurs d'échantillons.
Ces entraînements reposent sur des produits standard du catalogue maxon – neuf moteurs plats EC 32 et un moteur plat EC 20 combinés avec un réducteur planétaire GP 22 UP. Les ingénieurs maxon ont modifié les entraînements et les ont testés de manière approfondie pendant de nombreuses années, en collaboration avec les spécialistes du Jet Propulsion Laboratory (JPL), chargé de toutes les missions sans pilote pour la NASA.
Le rover Perseverance est arrivé sur Mars en février 2021. À bord: dix moteurs DC sans balais, neuf moteurs plats EC 32 (ci-dessus) et un EC 20 plat combinés avec un réducteur planétaire GP 22 UP.
Mission de haut vol
Le rover Perseverance a atterri sur Mars le 18 février 2021 – avec un passager à bord. Il transportait le drone hélicoptère Ingenuity. D'un poids de 1,8 kg, le drone fonctionne à l'énergie solaire et il est conçu pour prendre des photos pendant des vols courts. Cette expérience est surtout un test du concept devant servir aux futurs drones de ce type. Ce n'est pas une surprise de découvrir que maxon est impliqué aussi dans cet appareil. Six moteurs DCX avec balais de diamètre de 10 millimètres pilotent l'inclinaison des pales du rotor, déterminant ainsi la direction du vol.
Le lundi 19 avril, l'hélicoptère a survolé la planète rouge pendant environ 40 secondes avant de retomber sur ses quatre pattes. Cet événement a été historique pour la NASA et peut être comparé au premier vol piloté des frères Wright en 1903. À l'origine, la NASA avait prévu d'effectuer cinq vols. Mais l'agence spatiale américaine a prolongé la mission de 30 jours. Dans cette phase, Ingenuity volera jusqu'à un kilomètre du rover, à la recherche de caractéristiques géologiques prometteuses et explorant des zones que Perseverance ne peut atteindre.
24 ans après Sojourner, maxon participe donc de nouveau à une grande réussite d'ingénierie sur Mars.
L'hélicoptère sur Mars est équipé lui aussi de moteurs maxon. Six moteurs DCX sont chargés de l'orientation des pales du rotor.
maxon – une contribution de petite taille à une révolution spatiale
maxon peut aujourd'hui vraiment prétendre au titre de fournisseur majeur pour les projets spatiaux. Les systèmes de motorisation de l'entreprise suisse se trouvent dans des satellites, servent à réguler des moteurs de fusées et sont installés dans la station spatiale internationale ISS. Ce succès n'est pas le fruit du hasard. Les ingénieurs de maxon ont beaucoup appris au fil des ans, en particulier grâce à leur collaboration étroite avec les clients, en particulier le Jet Propulsion Laboratory (JPL), chargé de toutes les missions non habitées de la NASA. Par conséquent, les normes de qualité ont été progressivement relevées et de nouvelles procédures et processus d'essai ont été élaborés.
maxon dispose désormais d'une équipe spécialisée dans la gestion de tous les projets spatiaux. Cependant, l'approche fondamentale pour appréhender des applications de tous types reste la même. Il s'agit de modifier un produit standard du catalogue puis de le tester jusqu'à obtenir avec exactitude le résultat escompté. Cette approche joue un rôle important dans la révolution qui agite actuellement les missions spatiales. Les produits spécialisés très onéreux sont remplacés de plus en plus souvent par des produits industriels modifiés. Cela réduit les coûts de projet et, par conséquent, ouvre l'accès à l'espace à un plus grand nombre de participants. Dans les années à venir, maxon pourra développer plus d'applications passionnantes pour ce «nouvel espace».
En savoir plus sur la contribution de maxon à différentes missions sur Mars et dans l'espace: mars.maxonworld.com
Catalogue
Space
Les actionneurs de maxon ont été employés dans de nombreuses missions financées par des agences spatiales dans le monde entier et peuvent être trouvés sur les satellites commerciaux, les rovers, les engins spatiaux scientifiques ainsi que l'ISS.
Copyright des images
NASA/JPL-Caltech; ESA; maxon Group