maxon Story

尋找火星上的生命跡象

Perseverance CameraPerseverance Camera

火星曾經有液態水和大氣層——那麼是否也曾經有生命存在?為了回答這個根本問題,美國太空總署發送了「毅力號」(Perseverance)探測車,一個精密複雜無比的機器人。

火星任務現今似乎已為例行公事,但仍然只有少數飛行器能夠完好無損地抵達火星表面。歐洲太空總署在 2016 年有一次慘痛的經驗,當時他們的「斯基亞帕雷利」(Schiaparelli)登陸器在紅色行星上撞成碎片。儘管如此,美國太空總署在過去已成功地將四輛機器人載具送上火星。第五輛探測車「毅力號」於 2021 年 2 月 18 日降落於火星,再次締造歷史。 

然而,人類登上火星還需要一段時間。這也是機器人必須先做好準備工作的原因,而「毅力號」的待辦事項還有很多。它降落在耶澤羅撞擊坑,那裡曾經有水存在,因此它的任務便是調查這個區域是否曾適合居住。同時,探測車也將尋找早期生命跡象,也就是所謂的「生命印跡」。為此,車上配備了各式各樣的測量儀器。

它的第三個任務,是藉由一項科技示範為人類任務舖平道路:一個名為 MOXIE 的儀器將從目前僅存的少量火星大氣層中抽取氧氣。這項技術對人類任務至關重要,因為氧氣不僅僅是呼吸所需,還能用來製造燃料。 

生命的奧秘

接下來將談到第四個任務,也是最驚人並且技術要求最高的部分:「毅力號」將採集多達 30 個土壤樣本,並將它們放入的獨立的器皿中,最後再放在合適的地點,以便在未來的任務裡能夠拾取這些樣本並帶回地球。對於科學家來說,這是再好也不過:從火星上取得乾淨的樣本,並且能在這裡使用最先進的技術來研究它們。正如美國太空總署所說,這些樣本有可能告訴我們更多關於太陽系生命的基礎和起源的線索。

cache_system_1

鑽頭採集土壤樣本。

三套系統必須無縫合作才能成功取樣。首先,探測車前端的大型機械手臂會鑽入火星岩石,接著取出岩芯標本,然後放入轉盤中。轉盤將樣本收入探測車內。在那裡將由第三套系統接手。這是另一隻機械手臂,尺寸小很多,名為 SHA。這隻機械手臂從轉盤接過樣本,將其移至體積鑑定和掃描站,然後再到密封站,最後再放入臨時保存處,一切完全自主執行。

這時就輪到 maxon 出場了。多顆 BLDC 馬達被用來處理這些樣本。其中幾顆馬達安裝在 SHA 機械手臂中,用來在站與站之間搬運樣本;其他的則用來密封樣本管和將它們安放定位。

成功關鍵依舊

正如之前已在火星上完成工作的 100 多個 maxon 驅動模組,「毅力號」的馬達也是以標準目錄產品為基礎:具體來說是九顆 EC 32 flat 無刷 DC 馬達和一顆 EC 20 flat 馬達,結合一組 GP 22 UP 行星式減速機。當然需要一些調整,驅動模組才能符合這項高挑戰任務的需求。然而,驅動模組的基礎與其他用於地球上所有應用的機型並無不同。

Landscape_Mars2020

The Perseverance rover is equipped with ten brushless DC motors: nine EC 32 flat (above) and one EC 20 flat in combination with a GP 22 UP planetary gearhead.

「我們在與 JPL 的合作中受益良多」

三年來,maxon 的工程師對馬達和減速機做出調整並重複多次測試,並與噴射推進實驗室(JPL)的專家密切合作。這個實驗室負責管理美國太空總署的所有無人任務。來自加州帕莎蒂娜的太空專家們是電動馬達專家瑞士總部的常客。「我們從這段合作關係中受益良多」,maxon 太空實驗室的負責人 Robin Phillips 表示。尤其是在高品質標準和先進測試步驟和過程等方面。「其他產業的客戶,例如醫療等經常有類似需求的領域,也能從這些專業知識中受益。」

Phillips 和他的團隊非常關注「毅力號」的活動,因為這相當依賴 maxon 驅動模組的功能。他說:「這涉及到決定性的應用。如果裝有我們的 BLDC 馬達的機械手臂無法移動,或是夾爪無法運作,那麼整個任務就失敗了。」

任務

「毅力號」將在火星上尋找早期生命跡象(生命印跡),採集岩石和土壤樣本,並將它們處理好,以便將來帶回地球。  它也會進行實驗,為未來的人類任務舖平道路。

旅程

發射載具                    Atlas V-401

發射場                         美國加州卡納維拉角太空軍基地

發射日期                        2021 年 2 月 18 日

著陸點                         耶澤羅撞擊坑

事實

預計                 
任務
時長              至少 1 火星年(687 地球天)

重量                   1025 公斤

長度                   3 公尺

高度                   2.2 公尺

Author: Stefan Roschi

© by © maxon motor ag