Reis naar de zon

In februari 2020 begon Solar Orbiter aan zijn missie om wetenschappers van nieuwe gegevens over de zon te voorzien. Zwitsers onderzoek en techniek hebben bij de bouw van de ruimtesonde een belangrijke rol gespeeld. Zo heeft maxon voor de aandrijvingen gezorgd.

Wat we weten over de zon is dat hij verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van de planeten in ons zonnestelsel, en dat hij het weer en het leven in het algemeen beïnvloedt. En toch weten we nog veel te weinig over de zon. Waardoor worden bijvoorbeeld de zonnewinden veroorzaakt? Of wat veroorzaakt de zonne-uitbarstingen? Welke krachten zitten achter de vorming van de heliosfeer, de wolk van geladen deeltjes die zich verder uitstrekt dan de verste uithoeken van ons zonnestelsel?

In februari 2020 heeft de Europese ruimtevaartorganisatie ESA Solar Orbiter gelanceerd. Solar Orbiter is een gezamenlijk project van ESA en het Amerikaanse agentschap NASA en wordt een belangrijke mijlpaal in de verkenning van de zon. De ruimtesonde zal bijna twee jaar onderweg zijn alvorens hij metingen kan gaan verrichten. Hij zal tot op 45 miljoen kilometer van de zon vliegen. Dat is dichter bij de zon dan Mercurius, de dichtstbijzijnde planeet. Op deze afstand zal de kant van de sonde die naar de zon is gericht, aan intense hitte worden blootgesteld: meer dan 500 graden Celsius. Een hitteschild beschermt de kostbare instrumenten aan boord. Het gevaarte is uitgerust met luiken die alleen tijdens de metingen zicht op de zon bieden.

Hetzelfde geldt voor de spectrometer-telescoop voor röntgenbeelden (STIX), die tot doel heeft zonne-uitbarstingen beter te bestuderen en zelfs kan helpen bij het voorspellen van grootschalige uitbarstingen in de toekomst. STIX werd ontwikkeld aan de Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) in samenwerking met verschillende industriële partners uit Zwitserland, waaronder Almatech. De röntgentelescoop bevat Zwitserse aandrijvingen van maxon.

Het hitteschild van de Solar Orbiter heeft openingen waardoor de instrumenten even aan de zon blootgesteld kunnen worden.

Twee speciaal aangepaste gelijkstroommotoren met een diameter van 13 mm bewegen een aluminium demper die indien vereist voor de 30 detectoren van STIX schuift. De microaandrijvingen zijn parallel geschakeld en kunnen samen of apart worden ingezet. Dit garandeert dat ze gedurende de vijf jaar die voor de missie is gepland, probleemloos zullen werken. Het ontwerp is gebaseerd op micromotoren die ook in de Marsrover ExoMars van ESA worden ingezet. De belangrijkste factoren bij de keuze van de aandrijvingen waren hun lage gewicht, energie-efficiëntie en trillingsbestendigheid.

De gelijkstroommotor RE 13 van maxon is een beproefde aandrijving voor ruimtevaarttoepassingen want zijn grotere broers (RE 20 en RE 25) zijn al zijn voor rovermissies van de NASA gebruikt. De ijzerloze wikkeling en de hoogwaardige magneet zorgen voor een rendement van ruim boven de 90 procent. De aandrijving werd door middel van speciale smering en kabels voor het Solar Orbiter-project aangepast.

1/2

Bij Almatech werkten vier ingenieurs continu aan STIX. ‘Het is een uitdaging om een apparaat te ontwikkelen dat nog nooit eerder is gebouwd en het dan te testen om te bewijzen dat het betrouwbaar functioneert”, zegt senior projectmanager Fabrice Rottmeier. “Tegelijkertijd is het een geweldige ervaring en heel motiverend om deel uit te maken van een wetenschappelijk onderzoeksprogramma dat vragen onderzoekt over de oorsprong van het universum en de oorsprong van het leven.”

Gewicht is een cruciale factor voor ruimteprojecten. maxon motoren komen hier goed tot hun recht. Rottmeier: “Met maxon aandrijvingen konden we een schild bouwen dat minder dan 200 gram weegt en moeiteloos trillingen overleeft, bijvoorbeeld tijdens de lancering.” De vermaarde betrouwbaarheid en hoge kwaliteit van gelijkstroommotoren van maxon waren een ander keuzecriterium. Hij voegt eraan toe: “De ondersteuning van hun ingenieurs is zeer flexibel en van a tot z fantastisch.”

Image Copyrights
ESA; C. Carreau; maxon Group