Seis meet op Mars dankzij micro-stappenmotor en Dicronite

Drie type AM 0820 stappenmotoren van Faulhaber zijn in de vacuümkamer van Seis geïnstalleerd om de temperatuurschommelingen op te vangen. De motoren met een diameter van acht millimeter worden gecombineerd met de 08/1 serie planetaire tandwielkasten. Deze zijn uitgerust met hun roestvrijstalen behuizing, een speciale as en een speciaal gecoat Mars-fähig kogellager.

Kleinste instrument

De seismometer is grotendeels gebouwd door Sodern. Bij de evaluatie van de aandrijftechniek zocht Sodern naar de beste technische apparatuur. "Hiervoor was nauwgezet onderzoek nodig", herinnert perswoordvoerder Rémy Lambertin zich. Zijn bedrijf stond immers op het punt om "een van de kleinste instrumenten te bouwen die we ooit naar Mars hebben gestuurd". En hoe kleiner, hoe kwetsbaarder.

Seis – Seismisch Experiment voor Interieurstructuur – bestaat in wezen uit twee drie-assige seismologische sensoren die bodembewegingen van verschillende intensiteit en frequentie detecteren. De ene sensor meet frequenties van 0,01 tot 10 hertz en de andere frequenties van 0,1 tot 50 hertz.

Stappenmotoraandrijving

De stappenmotoraandrijving die samen met de aandrijvingsexperts werden ontworpen, zal naar verwachting 160 correctiecycli uitvoeren over een periode van twee jaar. De duurtesten die op aarde werden uitgevoerd, waren echter ontworpen om zes jaar te simuleren – en dit in een thermisch werkingsbereik van -120 tot +70 graden Celsius. De stappenmotoren zijn al met succes onder veeleisende omgevingsomstandigheden gebruikt op Mars-missies door Nasa en Esa.

Smeren grootste uitdaging

Volgens Lambertin was één van de grootste uitdagingen bij het gebruik van de seismometer ervoor te zorgen dat de aandrijfcomponenten effectief gesmeerd werden. Een speciaal smeermiddel is nodig, omdat de gemiddelde druk op het oppervlak van Mars slechts 6,36 hPa is. Op aarde komt dit ruwweg overeen met de luchtdruk op een hoogte van 35 kilometer. Dicronite zorgt voor een goede smering van de kogellagers van de motoren en van de schuifelementen van de tandwielkasten. Dit is één van de cruciale factoren die Seis in staat stellen om spelingsvrij en met een uitzonderlijke duurzaamheid op het Martiaanse oppervlak te worden afgesteld.

Microdrives zonder backlash

Na de landing werkten de aandrijfassen met een positioneernauwkeurigheid die een tolerantie heeft van minder dan 0,1 graden. De zero backlash van de zes aandrijfassen zorgt voor een constant hoge herhaalbaarheid van bewegingen met een nettomassa van minder dan 20 gram. Deze enorme technologische inspanning is nodig omdat SEIS in zijn eentje op Mars is. Daarentegen maken seismometers op aarde meestal deel uit van een netwerk – wat uiteindelijk de meetprecisie verbetert. De zeer gevoelige seismometer op de Rode Planeet is daarom ondergebracht in een thermisch geïsoleerde vacuümkast die bedoeld is om bescherming te bieden tegen storende omgevingsfactoren.