maxon Story
Próxima geração de rovers lunares
O CubeRover, projetado pelo Departamento de Mobilidade Planetária da Astrobotic, foi concebido para oferecer um serviço acessível utilizado para transportar e operar diversos instrumentos científicos e cargas úteis na superfície da Lua.
Desenvolvido pela Astrobotic com o contributo do Kennedy Space Center da NASA, o CubeRover foi financiado através dos programas Small Business Innovation Research (SBIR) e Tipping Point da NASA — e culminará com um rover pronto para voar até à Lua. A Astrobotic aperfeiçoou e comercializou a linha de produtos CubeRover com o intuito de proporcionar Mobility as a Service (MaaS — Mobilidade como um Serviço), de modo a poder reduzir os entraves à entrada de demonstrações tecnológicas e investigações científicas na superfície da Lua. O rover foi concebido para ser compatível com múltiplos módulos de aterragem lunar, de modo a maximizar a sua utilidade para as próximas missões lunares.
O CubeRover tinha de ser compacto e leve, lidar com flutuações climáticas extremas e maximizar a mobilidade para os instrumentos que operam no rover. Dada a ênfase colocada pela Astrobotic no design leve, na utilização de material, no tamanho da bateria e na seleção do motor, o CubeRover tornou-se o rover planetário comercial mais leve até à data, com cerca de quatro quilos. Isto reduz drasticamente os custos de voo, tornando a Lua mais acessível a mais clientes.
O CubeRover está equipado com uma câmara calibrada utilizada para se orientar relativamente a objetos conhecidos na superfície lunar — tal como o módulo de aterragem Peregrine Astrobotic. Estes dados de localização, utilizados pela equipa de operações do rover, aumentam o valor dos dados da missão recolhidos, permitindo assim aos clientes de carga útil tomar decisões informadas sobre onde viajar a seguir e carimbar os dados com informações de posição local. Além disso, a Astrobotic incorporou interfaces padrão da indústria em todo o rover que são definidas no seu CubeRover Payload User’s Guide para simplificar o processo de integração da carga útil.
Os testes estão em curso na Astrobotic e no Laboratório de Mecânica Granular e Operações de Rególitos do Kennedy Space Center, onde a equipa está a realizar testes de mobilidade no CubeRover em diferentes simuladores de rególitos lunares. Estes testes caracterizam o desempenho do rover em declives, fendas e noutras irregularidades superficiais encontradas durante as missões.
Segundo Troy Arbuckle, Engenheiro-Chefe Mecânico no Departamento da Mobilidade Planetária da Astrobotic: “Criámos plataformas de mobilidade para numerosas aplicações de carga útil”. Os CubeRovers são basicamente partilhas de viagens para qualquer pessoa que deseje fazer investigações na Lua. Os CubeRovers utilizam uma metodologia semelhante à dos CubeSats na medida em que suportam diversos pacotes de instrumentos num fator de forma padrão. Os CubeRovers utilizam o método de dimensionamento CubeSat reconhecido internacionalmente para definir o volume de carga útil e a capacidade de transporte, onde um volume de 10 cm x 10 cm x 10 cm que suporta 1 kg de carga útil é chamado de unidade ou “U”. A Astrobotic está atualmente a desenvolver tamanhos 2U, 4U e 6U do CubeRover para satisfazer a procura do mercado de carga útil.
Os sistemas de tração do CubeRover utilizam quatro motores e redutores BLDC da maxon que foram otimizados para serem utilizados nos ambientes hostis do espaço, assim como os da superfície lunar. A partir dos seus equivalentes do catálogo industrial, as versões espaciais destes atuadores foram originalmente desenvolvidas com o JPL como parte da missão do rover Perseverance Mars2020. Após a qualificação bem-sucedida do design para Marte, a maxon otimizou o design e as técnicas de produção associadas para aplicações espaciais comerciais mais sensíveis à evolução dos custos (em comparação com as missões científicas de Marte).
O objetivo era manter todas as principais características de design que tornavam os motores robustos contra choques, vibrações, vácuo e amplas gamas de temperatura, removendo ao mesmo tempo características de design específicas do Mars2020. Como resultado, os motores e os redutores associados são os primeiros de um catálogo planeado de produtos com classificação espacial.
Tão importante como o design são as técnicas de produção onde foram implementadas medidas de garantia de qualidade melhoradas. Além disso, um processo de teste de aceitação mais amplo inclui por exemplo, um teste de carga 100% de cada atuador entregue. Como resultado, estes são motores e redutores robustos, de alta densidade de potência e otimizados em massa, adequados às condições ambientais e aos requisitos de fiabilidade na aplicação.
Acionamentos das bombas de insulina para CubeSats
As tecnologias incorporadas no design dos CubeRovers são baseadas nas tecnologias utilizadas pelo JPL para as suas outras missões. Esta é uma das razões pelas quais os redutores e motores elétricos da maxon foram incluídos no design. A maxon trabalhou em vários projetos tanto para a AEE como para a NASA, incluindo o atual rover marciano Perseverance e o helicóptero Ingenuity.
A maxon também trabalhou com a Astrobotic como cliente-piloto num sistema de acionamento com classificação espacial X. Derivado dos designs de aplicação médica altamente regulamentados da maxon, comummente utilizados em bombas de insulina portáteis, neste caso. O mercado-alvo para estes são o número crescente de CubeSats e os seus mecanismos associados.
Depois de trabalharem nos desafios de design e nos ajustes de design resultantes com base nos objetivos finais dos CubeRovers, a Astrobotic criou um complemento único e valioso para a nossa tecnologia de viagens espaciais. Ao aproveitar os designs desenvolvidos para missões espaciais, em que o objetivo era produzir um design de baixo custo, mas de elevada fiabilidade, estão a abrir, com confiança, novos mercados comerciais. A maxon está feliz por trabalhar com a Astrobotic como um dos primeiros clientes para a sua nova gama de produtos do catálogo espacial comercial e espera um sucesso conjunto para o primeiro voo em 2022.