maxon Story
La prossima generazione di rover lunari
CubeRover, messo a punto dal dipartimento di mobilità planetaria di Astrobotic, è stato progettato per assistere in modo accessibile il trasporto e il comando di diversi strumenti scientifici e carichi sulla superficie lunare.
Sviluppato da Astrobotic con il contributo del Kennedy Space Center della NASA, è stato finanziato dai programmi Small Business Innovation Research della NASA (SBIR) e Tipping Point e culminerà con un rover pronto a raggiungere la Luna. Astrobotic ha messo a punto e commercializzato la linea di prodotti CubeRover per fornire la mobilità come servizio (MaaS) così da ridurre le barriere all'accesso a dimostrazioni tecnologiche e indagini scientifiche sulla superficie lunare. Il rover è progettato per essere compatibile con molti lander lunari allo scopo di massimizzarne l'utilità per le prossime missioni sulla Luna.
CubeRover doveva essere compatto e leggero, in grado di gestire variazioni climatiche estreme e massimizzare la mobilità degli strumenti utilizzati sul rover. Data l'enfasi posta da Astrobotic sulla leggerezza del design, l'uso dei materiali, le dimensioni della batteria e la scelta del motore, il CubeRover è oggi il rover planetario più leggero in commercio con un peso di circa quattro chilogrammi. Questo riduce significativamente i costi di volo rendendo la Luna più accessibile a un numero crescente di clienti.
CubeRover è dotato di una telecamera calibrata usata per orientarsi rispetto agli oggetti conosciuti sulla superficie lunare, come il lander Peregrine di Astrobotic. I dati sulla posizione utilizzati dal team operativo del rover valorizzano ulteriormente i dati raccolti durante la missione permettendo ai clienti di prendere decisioni consapevoli sulla destinazione del prossimo viaggio e stampare dati con informazioni sulla posizione locale. Inoltre, Astrobotic ha incorporato interfacce industriali standard all'interno del rover, definite nella Guida per utenti payload di CubeRover al fine di semplificare il processo di integrazione del carico.
Presso Astrobotic e nel Granular Mechanics and Regolith Operations Laboratory del Kennedy Space Center sono in corso prove di mobilità del CubeRover in diverse simulazioni della regolite lunare. Questi test caratterizzano le prestazioni del rover su pendii, gole e altre irregolarità della superficie incontrate durante le missioni.
Come dichiara Troy Arbuckle, Planetary Mobility Lead Mechanical Engineer di Astrobotic: “Abbiamo creato delle piattaforme di mobilità per numerose applicazioni con carico.” I CubeRover sono fondamentalmente una sorta di ride sharing per tutti coloro che intendono effettuare ricerche sulla Luna. I CubeRover utilizzano una metodologia simile ai CubeSat in quanto supportano diversi pacchetti di strumenti con un fattore di forma standard. I CubeRover sfruttano il metodo di dimensionamento CubeSat, riconosciuto a livello internazionale, per definire il volume del carico utile e la capacità di trasporto, in cui un volume di 10 cm x 10 cm x 10 cm che supporta 1 kg di carico utile è chiamato "unità", o "U". Astrobotic sta attualmente sviluppando CubeRover da 2U, 4U e 6U per rispondere alle esigenze relative al carico utile del mercato.
I sistemi di trazione del CubeRover utilizzano quattro motori maxon BLDC e riduttori che sono stati ottimizzati per l'uso negli ambienti difficili dello spazio così come sulla superficie lunare. Partendo da prodotti analoghi del catalogo industriale, le versioni spaziali di questi attuatori sono state originariamente sviluppate con JPL in occasione della missione del rover Perseverance Mars2020. In seguito al successo della progettazione per Marte, maxon ha ottimizzato il design e le relative tecniche di produzione per le applicazioni spaziali commerciali più sensibili ai costi (rispetto alle missioni scientifiche su Marte).
L'obiettivo consisteva nel mantenere le caratteristiche chiave di progettazione che hanno reso i motori resistenti a urti, vibrazioni, vuoto e ampi intervalli di temperatura eliminando invece le caratteristiche progettuali specifiche usate per Mars2020. Il risultato: i motori e i riduttori correlati sono i primi del catalogo in programma per prodotti destinati allo spazio.
Le tecniche di produzione sono importanti tanto quanto le caratteristiche progettuali pertanto sono stati implementati passaggi migliorati per la verifica della qualità. Inoltre una procedura ATP (Acceptance Test Procedure) ampliata prevede, per esempio, prove di carico al 100% per ogni attuatore fornito. Di conseguenza sono stati ottenuti motori e riduttori robusti, con una massa ottimizzata ed elevata densità di potenza, adatti alle condizioni ambientali e ai requisiti di affidabilità dell'applicazione.
Gli azionamenti delle pompe per insulina per CubeSat
Le tecnologie integrate nella progettazione dei CubeRover si basano sulle tecnologie usate da JPL per altre missioni. Questo è uno dei motivi per cui i motori elettrici e i riduttori di maxon sono stati inclusi nella progettazione. maxon ha lavorato a molti progetti per ESA e NASA, tra cui il rover marziano Perseverance e l'elicottero Ingenuity.
maxon ha inoltre collaborato con Astrobotic al lancio di un sistema di azionamenti spaziali di classe X, realizzati con le caratteristiche progettuali per applicazioni medicali estremamente regolamentati di maxon, in questo caso utilizzati abitualmente nelle pompe per insulina portatili. Il mercato target di questi azionamenti è dato dal crescente numero di CubeSat e dai meccanismi correlati.
Dopo avere affrontato le sfide di progettazione e avere apportato le conseguenti modifiche sulla base degli obiettivi finali dei CubeRover, Astrobotic ha creato una preziosa ed esclusiva aggiunta alla nostra tecnologia per i viaggi spaziali. L'utilizzo di progettazioni sviluppate per le missioni spaziali scientifiche per produrre prodotti meno costosi ma altamente affidabili, sta dando vita a nuovi mercati commerciali sicuri. maxon è particolarmente lieta di collaborare con Astrobotic, uno dei primi clienti in assoluto, alla nuova gamma di prodotti del catalogo spaziale commerciale e non vede l'ora di condividere questo successo comune in occasione del primo volo nel 2022.