02 octobre 2019 | La Revue POLYTECHNIQUE 08/2019 | Entraînement

Des entraînements miniatures pour l’espace

Les entraînements miniatures légers et compacts de FAULHABER ont prouvé leur fiabilité et leur précision de positionnement dans les conditions difficiles de l’espace, ainsi qu’au cours de nombreux projets de recherche spatiale. Pouvant résister à des charges mécaniques extrêmement élevées, ils sont adaptés à une utilisation dans des environnements où règne le vide.

Il y a 50 ans, Apollo 11 atterrissait sur la Lune et pour la première fois, un homme posait le pied sur notre satellite naturel. Depuis, beaucoup de choses se sont passées. L’espace est devenu un lieu de travail, voire de détente pour les hommes et le tourisme spatial. Une station lunaire permanente ou une mission humaine sur Mars sont désormais des sujets d’actualité.

Ce développement a été possible grâce aux progrès techniques réalisés au cours des dernières décennies, la technologie d’entraînement ayant également apporté sa contribution. En effet, les entraînements miniatures légers et compacts de FAULHABER ont prouvé leur fiabilité et leur précision de positionnement dans les conditions difficiles de l’espace, ainsi qu’au cours de nombreux projets de recherche spatiale. Pouvant résister à des charges mécaniques extrêmement élevées, ils sont adaptés à une utilisation dans des environnements où règne le vide.

Fig. 1: Y a-t-il des séismes sur Mars ? Et comment ses couches internes sont-elles structurées ? Le sismomètre SEIS de l’atterrisseur d’Insight espère trouver des réponses à ces questions. (©: Sodern Ariane Group 2018)

Six moteurs pas à pas à l’intérieur d’un sismomètre martien

Six moteurs pas à pas équipés de réducteurs planétaires sont, par exemple, utilisés actuellement sur Mars à l’intérieur du sismomètre SEIS – le plus sensible jamais construit – (fig. 1), en vue de déterminer si la planète rouge est soumise à des «tremblements de Mars». Pour les mesures sismologiques, les moteurs ont deux tâches à accomplir: maintenir l’équilibre de la mécanique de mesure et compenser les forces de tension résultant des fortes variations de température saisonnières.

Des moteurs pas à pas pour la planète Mars et l’ISS

Les petits entraînements de FAULHABER se trouvent également à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Des moteurs C.C. sans balais permettent à CIMON, un assistant pour astronautes (fig. 2), de se déplacer librement à bord.

En vue de la prochaine mission sur Mars en 2020, des moteurs pas à pas sont installés dans des systèmes de caméras haute résolution. Ces petits entraînements, d’un diamètre de seulement 10 mm, positionnent les lentilles pour obtenir des images de la surface de Mars d’une netteté exceptionnelle.

Fig. 2: À bord de la Station spatiale internationale, le robot sphérique CIMON, d’un poids de 5 kg, de la taille et de la forme d’un médecine-ball, flotte en apesanteur da. (©: Airbus Space)

Une vanne de régulation optimise la combustion du carburant

Les entraînements miniatures compacts continueront aussi à l’avenir de contribuer au développement de la recherche et de la navigation spatiales. Une possibilité de limiter le coût des lancements des fusées commerciales consiste, par exemple, à optimiser la combustion du carburant et donc sa consommation. Une vanne de régulation de carburant spéciale garantit ici les meilleures performances. Elle est entraînée par des servomoteurs de FAULHABER.

On assiste à une progression constante de la demande de systèmes d’entraînement adaptés à l’espace, qui doivent avant tout s’avérer particulièrement fiables, durables, petits et légers. Personne n’aurait pu imaginer cela il y a 50 ans, alors que des roulements à billes de précision de la filiale de FAULHABER MPS étaient déjà présents dans les montres portées par les astronautes lors des premiers pas de l’homme sur la Lune.

Le sismomètre SEIS

Le sismomètre SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) a été déployé sur le sol martien le 19 décembre 2018 par l’atterrisseur InSight. Il a déjà détecté des microséismes sur Mars. SEIS a commencé à enregistrer de manière continue, de faibles vibrations dès qu’il a été recouvert de son bouclier protecteur contre le vent et les températures extrêmes, le 2 février 2019. Les scientifiques prévoient qu’il détecte dix à douze séismes par an.

Le robot CIMON

Le robot CIMON (Crew Interactive Mobile Companion) un système autonome s’appuyant sur de l’intelligence artificielle. Il a été envoyé dans la Station spatiale internationale dans le cadre d’une expérimentation. Il s’agit d’évaluer l’aide qu’il peut apporter aux membres de l’équipage, mais il sert aussi à les divertir et à atténuer leur stress lors de longs vols spatiaux. C’est un test d’une interaction homme/machine dans l’espace.

Parfois qualifié de cerveau volant, CIMON est un système autonome qui se présente sous la forme d’un ballon en plastique doté d’un écran. Développé par Airbus en partenariat avec IBM et avec le financement de l’Agence spatiale allemande, il se déplace à l’aide d’une douzaine de ventilateurs internes.

À propos de FAULHABER

L’entreprise FAULHABER est spécialisée dans le développement, la production et l’exploitation de systèmes d’entraînement miniatures de haute précision, de composants d’asservissement et de commandes d’une puissance utile pouvant atteindre 200 W. Elle réalise également des solutions clients complètes et propose une large gamme de produits standards, tels que des moteurs sans balais, des micromoteurs C.C., des codeurs et contrôleurs de mouvement. Ses produits et prestations sont destinés à des domaines complexes et exigeants tels que les technologies médicales, l’automatisation industrielle, l’optique de précision, les télécommunications, l’aéronautique et l’aérospatiale, ainsi que la robotique.

Du moteur C.C. performant ayant un couple continu de 224 mNm au micro-entraînement filiforme d’un diamètre extérieur de 1,9 mm, la gamme standard comprend plus de 25 millions de possibilités pour assembler un système d’entraînement.

FAULHABER MINIMOTOR SA

6981 Croglio

Tél. 091 611 31 00

www.minimotor.ch