maxon Story
La prochaine génération de rovers lunaires
CubeRover, conçu par le département de mobilité planétaire d´Astrobotic, a été développé pour offrir un service abordable de transport et d´exploitation de divers instruments scientifiques et charges utiles sur la Lune.
Développé par Astrobotic avec l´aide du Kennedy Space Center de la NASA, le CubeRover a été financé par les programmes Small Business Innovation Research (SBIR) et Tipping Point de la NASA. L'objectif du programme est un rover prêt à voler vers la Lune. Astrobotic a affiné et commercialisé la gamme de produits CubeRover pour proposer la mobilité en tant que service (MaaS), afin de réduire les obstacles à franchir pour les démonstrations technologiques et les recherches scientifiques à la surface de la Lune. Le rover a pour vocation d´être compatible avec plusieurs atterrisseurs lunaires afin de maximiser son utilité dans les prochaines missions lunaires.
Le CubeRover devait être compact et léger, supporter des fluctuations climatiques extrêmes et maximiser la mobilité des instruments fonctionnant sur le rover. Compte tenu de l´importance accordée par Astrobotic à une conception légère, au choix des matériaux, à la taille de la batterie et au choix du moteur, le CubeRover est devenu le rover planétaire commercial le plus léger à ce jour, avec quatre kilos environ affichés sur la balance. Les coûts de vol s´en trouvent considérablement réduits, ce qui rend la Lune plus accessible à un plus grand nombre de clients.
CubeRover est équipé d´une caméra étalonnée utilisée pour s´orienter par rapport aux objets connus sur la surface lunaire, comme l´atterrisseur Peregrine d´Astrobotic. Ces données de localisation, utilisées par l´équipe d´exploitation du rover, augmentent la qualité des données collectées lors de la mission, permettant ainsi aux clients de prendre des décisions éclairées concernant la destination de leur prochain voyage et les informations relatives aux emplacements. Astrobotic a aussi incorporé dans le rover des interfaces industrielles standard définies dans son guide de l´utilisateur du CubeRover pour simplifier l´intégration de la charge utile.
Les essais sont en cours chez Astrobotic et au laboratoire de mécanique granulaire et d´exploitation du régolithe du Kennedy Space Center, où l´équipe effectue des tests de mobilité du CubeRover dans différents matériaux imitant le régolithe lunaire. Ces tests déterminent les performances du rover sur les pentes, les interstices et les autres irrégularités de surface qu´il rencontrera lors des missions.
Selon Troy Arbuckle, ingénieur mécanique responsable de la mobilité planétaire chez Astrobotic, «nous avons créé des plates-formes de mobilité destinées à de nombreuses applications de charges utiles.» En pratique, les CubeRovers sont des véhicules à partager pour quiconque souhaite faire des recherches sur la Lune Les CubeRovers utilisent une méthodologie proche de celle des CubeSats en ce sens qu´ils prennent en charge divers ensembles d´instruments dans un facteur de forme standard. Les CubeRovers s´appuient sur la méthode de dimensionnement internationalement reconnue des CubeSat pour définir le volume de la charge utile et la capacité de transport: un volume de 10 cm x 10 cm x 10 cm supportant 1 kg de charge utile est appelé unité, ou «U». Astrobotic développe actuellement des CubeRover 2U, 4U et 6U pour répondre à la demande du marché des charges utiles.
Les systèmes de propulsion du CubeRover utilisent quatre moteurs BLDC maxon et des réducteurs ayant été optimisés pour fonctionner dans les environnements difficiles de l´espace et de la surface lunaire. À partir de leurs homologues issus du catalogue industriel, les versions spatiales de ces actionneurs ont été initialement développées avec le JPL dans le cadre de la mission du rover Perseverance, Mars2020. Après s´est qualifié dans le cadre d´une application martienne, maxon a optimisé la conception et les techniques de production associées pour des applications spatiales commerciales soumises à un niveau d'exigence économique supérieur (par rapport aux missions scientifiques sur Mars).
L´objectif était de conserver les caractéristiques de conception essentielles qui rendaient les moteurs résistants aux chocs, aux vibrations, au vide et à de larges plages de température, tout en supprimant les caractéristiques de conception spécifiques à Mars2020. Les moteurs et les réducteurs sont ainsi les premiers d´un catalogue prévu de produits destinés aux applications spatiales.
Tout aussi importantes que le design, les techniques de production ont fait l´objet d´une assurance qualité améliorée. Une ATP (Acceptance Test Procedure) approfondie comprend notamment un test de charge à 100 % de chaque actionneur livré. Ces moteurs et ces réducteurs sont ainsi optimisés en termes de masse, de densité de puissance, de robustesse, et ils sont adaptés aux conditions environnementales et aux exigences de fiabilité de l´application.
Des moteurs de pompes à insuline pour les CubeSats
Les technologies utilisées lors de la conception des CubeRovers reposent sur les technologies utilisées par le JPL dans ses autres missions. C´est l´une des raisons pour lesquelles les moteurs électriques et les réducteurs maxon ont été inclus dans le design. maxon a travaillé sur de nombreux projets pour l´ESA et la NASA, y compris le rover martien actuel Perseverance et l'hélicoptère Ingenuity.
maxon a également travaillé avec Astrobotic pour élaborer un système de propulsion X adapté à l´espace, dérivé des designs d´applications médicales très réglementés de maxon, comme celles appliquées dans les pompes à insuline portatives. Le marché cible? Le nombre croissant de CubeSats et des dispositifs connexes.
Après avoir relevé les défis de conception et apporté les ajustements nécessaires à la réalisation des objectifs des CubeRovers, Astrobotic a conçu un complément unique et précieux à notre technologie d´exploration de l´espace. En s´appuyant sur les concepts élaborés pour les missions scientifiques spatiales, afin de produire un design peu onéreux mais hautement fiable, l'entreprise aborde de nouveaux marchés commerciaux avec confiance. maxon est ravi de travailler avec Astrobotic, l´un des premiers clients de sa nouvelle gamme de produits du catalogue spatial, et se réjouit de la réussite commune du premier vol en 2022.