5 desafíos que los motores DC o brushless deben superar en Marte
Los motores DC y brushless se enfrentan a condiciones extremadamente adversas en las misiones espaciales.
Los motores DC o brushless utilizados en misiones a Marte de maxon se basan en un productos de catálogo y se modifican para cada misión. Esto se debe a que los motores de corriente continua, los reductores planetarios y los encoders se enfrentan a condiciones extremadamente duras durante el despegue, el largo viaje por el espacio y la misión en el planeta rojo.
El espacio exterior es implacable. Esta es la razón por la que los accionamientos de precisión que se embarcan en un viaje a otros planetas deben cumplir con estándares de calidad extremadamente altos.
Vibración y choque
El primer desafío es sobrevivir al lanzamiento del cohete. Esto significa que el motor eléctrico debe ser resistente a golpes y vibraciones. La vibración no es tan fuerte como la gente podría pensar: un poco más que en un avión de pasajeros, pero no mucho más, y solo por unos minutos. Los choques, por otro lado, son algo con lo que debemos lidiar de forma regular cuando trabajamos con productos estándar. Estos ocurren principalmente durante la puesta en marcha, que es cuando la primera etapa se separa del resto del cohete. Las fuerzas resultantes destruirían los motores normales porque el rotor se separaría del estator. Es por eso que necesitamos reforzar nuestros accionamientos, por ejemplo, encapsulando el rotor y utilizando soldaduras especiales, anillos de retención especiales y materiales optimizados.
Vacío y radiación
El viaje a Marte dura unos seis meses. Durante este tiempo, los actuadores deben sobrevivir al vacío y la radiación. La radiación más dañina no proviene del Sol, sino de partículas de alta energía del exterior del sistema solar, que pueden dañar los componentes electrónicos. Es por eso que necesitamos una electrónica especialmente reforzada en los sensores Hall de los motores brushless. Para asegurarnos, los instalaremos en pares para dar redundancia. En el vacío, la durabilidad de los componentes es importante. No se puede utilizar un pegamento que sufra cambios en sus propiedades químicas y pierda su adhesividad después de unos días en el vacío.
Reducción de peso
Los cohetes pueden transportar solo una masa limitada a otros planetas. Para ser lo más ligeros posible, también recurrimos a formas inusuales y utilizamos carcasas más delgadas, o materiales como titanio en lugar de acero. También usamos a menudo actuadores lo más pequeños posibles, porque sabemos que el tiempo de funcionamiento requerido suele ser más corto que para las aplicaciones industriales.
Atmósfera de Marte
Después de llegar, el motor DC o brushless debe funcionar sin problemas durante toda la misión: debido a la fina atmósfera, los lubricantes deben ser resistentes a la desgasificación y deben conservar sus propiedades. Especialmente para motores DC, también es necesario utilizar las escobillas adecuadas. No se forma pátina en Marte, por eso desarrollamos escobillas especiales impregnados con un lubricante (grafito plateado con 15% de MoS2). Esa es una de las modificaciones más importantes, porque los motores DC normales fallan después de unas pocas horas en el vacío.
Pruebas de calidad
Si bien los motores DC y bruhsless que se utilizan en la Tierra son probados, existen límites para esas pruebas debido a su elevado coste. Esto es diferente con una misión a Marte, donde cualquier tipo de riesgo es inaceptable. Aquí vale la pena probar cada componente. También probamos cada ensamblaje y las pruebas están documentadas de manera exhaustiva. Así es como le demostramos a nuestro cliente que el actuador es exactamente como lo prometimos. Los modelos utilizados en la misión deben ser idénticos a los actuadores que fueron calificados, porque estas fueron expuestas a las mismas tensiones en las pruebas que en la vida real. Se colocaron en un agitador, se expusieron a ciclos de temperatura y se sometieron a pruebas de durabilidad. Si las unidades pasan todas estas pruebas, podemos estar seguros de que el diseño es bueno. El único paso que queda es construir todos las demás actuadores exactamente de la misma manera, de ahí toda la documentación. El proceso requiere mucho esfuerzo, pero merece la pena: la historia de las misiones espaciales muestra que cualquier cosa que se pase por alto causará problemas, y el espacio exterior es implacable.
Obtenga más información sobre la contribución de maxon a la misión actual de perseverancia de la NASA: mars.maxonworld.com
Autor: Robin Phillips, Aerospace Specialist
