Kosmické rakety, družice pro odhalován í tajemství nekonečných dálek vesmírného prostoru, observatoře pro studium Slunce i dalších hvězd, ale třeba i práce v extrémních podmínkách planety Mars : tam všude najdeme motory Faulhaber. Každé z těchto prostředí je přitom jiné. U kosmické rakety se předpokládá relativně krátká, ale o to intenzivnější činnost. Při práci na družicích nebo sondách zase vysoká míra přesnosti. A to po velmi dlouhou dobu, protože podobné mise trvají mnoho let; nezřídka i více než dekádu. Ve všech případech jde ovšem o práci v extrémním prostředí s širokým rozsahem teplot, pod různými tlaky, často v neobvyklých podmínkách vakua nebo mikrogravitace... Chyba se přitom neodpouští, protože může znamenat ztrátu mise za stovky milionů dolarů. Faul haber na Falconu „Boční stupně... To bylo epické. To byla možná nejúžasnější věc, jakou jsem kdy viděl,“ rozplýval se nad synchronizovaným přistáním dvojice bočních bloků prvního stupně obří rakety Falcon Heavy v únoru 2018 zakladatel společnosti SpaceX Elon Musk. Nešlo jen o nádherný zážitek, i z technického hlediska před ním musíme smeknout. Přistání prakticky prázdného raketového stupně (každý má výšku 45 m, průměr 3,6 m a hmotnost 25,6 t) přirovnává sám Musk k „vybalancování gumového koštěte na špičce prstu v hurikánu“. Stupeň přitom „jede na doraz“: v okamžiku dosednutí mu typicky zbývají pohonné hmoty na jednu až 3 s práce motorů. Zatímco my se můžeme kochat epickým pohledem na pravidelně se vracející stupně nosiče Falcon 9 nebo Heavy, jejich raketové motory Merlin 1D mají napilno. Běžně používané motory fungují při startu do vesmíru přibližně tři minuty a pak jsou jako nepotřebné navždy zahozeny, motory Merlin 1D musí provést opakované zážehy vedoucí k přistání stupně – a následně jdou znovu na start. Některé rakety Falcon 9 mají dnes za sebou tři starty, u motorů nejsou statistiky k dispozici. Nenápadným dříčem v Merlinech 1D jsou elektromotory Faulhaber (dvoupólový BLDC motor o průměru 35 mm s planetovou převodovkou), které řídí dodávku paliva do motorů. Jakékoliv selhání se přitom neodpouští, protože špatný poměr paliva k okysličovadlu by vedl k předčasnému spotřebování pohonných látek (a tím ke ztrátě rakety) nebo ke zničení motoru. Stejně tak je při práci motorů vyžadována až hodinářská přesnost: příliš velká rychlost v okamžiku přistání rakety znamená její destrukci, příliš velký výkon motoru zase to, že raketa nepřistane a začne stoupat... Umělé zatm ění Slunce Slunce je naším životadárcem – a také zdrojem nejedné záhady. Některá z jeho tajemství zůstávají dodnes nezodpovězena. Třeba: proč je na povrchu teplota 6 000 °C, ale v koróně (atmosféře) je teplota až 6 milionů °C? „Je to stejně zvláštní, jako byste se vzdalovali od ohně – a teplota dramaticky rostla,“ vysvětluje Nicola Foxová z John Hopkins University Applied Physics Laboratory. Přitom právě koróna se špatně pozoruje, neb je kvůli přesvícení běžně nepozorovatelná. Nejlepšími momenty ke studiu tak jsou okamžiky zatmění, ovšem ty jsou velmi vzácné. Pro představu: v Česku se na nejbližší můžeme těšit 7. října 2135! Existují proto různé více či méně úspěšné způsoby, jak zatmění uměle vyvolat. Velký potenciál má vědecká mise ESA s názvem Proba-3, kdy dvojice družic poletí ve vzdálenosti 150 m od sebe. Jedna bude sloužit jako pozorovatelna, druhá bude vybavena kruhovým „stínítkem“, kterým vždy zakryje pro první sluneční kotouč. Na první pohled to zní jednoduše, ovšem skutečnost je jiná. Obě družice mise Proba-3 se budou pohybovat rychlostí několik kilometrů za sekundu nebo budou po dobu pohybu na vysoce eliptické dráze průběžně zrychlovat a zpomalovat: přitom pro dosažení vysoké přesnosti měření bude vyžadováno udržení vzájemné polohy s přesností na milimetry! Během integrace družice budou využity hexapody (verze BREVA), které zajistí superpřesné uložení vědeckých přístrojů na pozorovací družici. V každé noze hexapodu je přitom umístěn bezkartáčový stejnosměrný motor Faulhaber. Zasouváním a vysouváním jednotlivých noh hexapodu lze plošinu nastavit do potřebné polohy, a to s vysokou přesností, rychlostí a opakovatelností. Start obou družic mise Proba-3 je plánován na evropské raketě Vega na říjen příštího roku. Teleskop , jakému není rovno O Ludendorffově mostě („most u Remagenu“) kdysi generál Dwight Eisenhower prohlásil, že má cenu své vlastní váhy ve zlatě. Pokud bychom se tohoto přirovnání drželi i v případě Kosmického teleskopu Jamese Webba (JWST, James Webb Space Telescope), pak ten je třicetinásobně dražší než zlato! Jeho 6,5 t hmotnosti totiž vyjde na vpravdě astronomických 9,66 miliardy USD! Projekt byl zahájen na konci devadesátých let minulého století, přičemž má jít o observatoř s nejvyšším rozlišením v infračervené části elektromagnetického spektra. Předpokládá se, že bude mít větší vědecký přínos, než legendární Hubbleův kosmický teleskop – a ten je dnes podepsán pod 40 % objevů NASA. Že pro podobnou špičkovou observatoř je jen to absolutně nejlepší dost dobré, je nabíledni. Proto byly pro instalaci soustavy osmnácti zrcadel vybrány hexapody vybavené motory Faulhaber. Ty mají soustavu stabilizovat s nebývalou přesností během montáže. I posun o zlomky milimetru může veškerá pozorování přinejmenším zkomplikovat. Ta poletí ve složeném stavu, přičemž ve vesmíru se rozloží a vytvoří jedno o průměru 6,5 m. Pokud se to ale podaří, bude rozlišovací schopnost observatoře JWST neskutečná: čistě teoreticky dokáže od Země detekovat hořící svíčku na jednom z Jupiterových měsíců. Až bude v březnu 2021 JWST startovat do vesmíru na palubě evropské rakety Ariane 5, držme palce. Pod aerodynamickým krytem bude složena historicky nejdražší družice, která ovšem má šanci od základů změnit náš pohled na vesmír. Třesoucí se Mars Kalendář ukazoval 6. dubna letošního roku, sonda InSight pracovala na povrchu Marsu už 128. sol (tedy místní den). Její přístroj SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) konečně detekoval něco, kvůli čemu sem automat za skoro miliardu dolarů přiletěl: velmi slabý záchvěv půdy. Spojení „velmi slabý“ je přitom namístě, protože na Zemi bychom ho ani nedokázali zaznamenat, neb by jej přehlušil „přirozený šum“ okolí. Pro vědce ale mělo toto chvění cenu zlata: poprvé v historii detekovali „marsotřesení“! „Něco“ přitom zaregistrovali už o tři týdny dříve, 14. března. Ale nedokázali určit, zdali šlo o chvění půdy, nebo právě jen silnější šum. Mars totiž – na rozdíl od Země – nemá tektonické desky, takže zde záchvěvy povrchu vznikají jinak. A to díky trhlinám v kůře. Když postupně chladnou ohromné masy hmoty, vytvářejí tlak právě na kůru. Ta pak praská a uvolňuje energii. Neočekávají se silné a dramatické záchvěvy, vědci předpokládají, že každý rok jich naměří 10 až 12. Takže dlouhé čekání na první detekci nikoho nepřekvapilo. Ostatně, bylo třeba získat dostatek dat, při jejichž vyhodnocování pomohla data z programu Apollo: Měsíc totiž podobně jako Mars nemá tektonické desky. Seismometr SEIS je extrémně citlivý; je schopen detekovat pohyb odpovídající posunu o čtvrt atomu vodíku! Je to zásluhou umístění trojice citlivých čidel v hermeticky uzavřeném titanovém pouzdře: jen díky naprostému vakuu je možné dosáhnout maximální přesnosti. Pouzdro je uloženo na stabilizované plošině, jejíž přesnou polohu zajišťuje šestice motorů Faulhaber s planetovou převodovkou o velmi malých průměrech 8 a 10 mm a nízké celkové hmotnosti 20 g. Speciální mazání, ložiska a korozi odolné materiály jsou úpravy pohonů potřebné pro tuto aplikaci. Trojice motorků AM1020 slouží k přesné nivelaci přístroje, další trojice AM0820 pak k aretaci. Aretace má přitom dvojí úkol: jednak přesně stabilizovat měřicí čidla, jednak kompenzovat pohyby vyvolané tepelnými změnami. Každý motor FAULHABER bude muset během dvouleté práce vykonat kolem 160 korekčních cyklů. Zatímco „marsotřesení“ z počátku dubna jen potvrdilo správnou funkci přístroje SEIS, ale pro svou zanedbatelnou intenzitu nemělo přílišnou vědeckou hodnotu, už 22. května bylo změřeno další. Mnohem silnější, takže nám již mnohé napovědělo o vnitřní struktuře planety. Návrat na Rudou planetu Letos v srpnu ohlásila ESA v případě nového roveru pro Mars: „Dokončeno!“ Teď jej čekají náročné zkoušky, pak doprava na Bajkonur, finální příprava a start na raketě Proton-M. K tomu má dojít příští rok v červenci. Cílem je planeta Mars, na které přistane v březnu 2021. Rover pojmenovaný Rosalind Franklinová (dle významné britské vědkyně, jejíž práce stála za rozkrytím struktury DNA) má unikátní cíl: pátrat po stopách minulého života na Marsu. Nebude proto hledat na povrchu planety, kde je příliš suché a i jinak nehostinné prostředí (díky řídké atmosféře a slabému magnetickému poli bombardované slunečním i kosmickým zářením), ale pomocí vrtné soupravy pod povrchem. Rover bude schopen odebírat vzorky z až dvoumetrové hloubky a následně je analyzovat v palubní laboratoři. Dosavadní výzkumy naznačují, že voda v pevném stavu je už několik centimetrů pod povrchem, v tekutém se může udržet jen o trochu níže. Rosalind Franklinová ponese i dvoumetrový stožár s kamerovým systémem PanCam. Ten budou tvořit dvě panoramatické širokoúhlé kamery WAC (Wide Angle Camera), z nichž bude možné skládat trojrozměrné snímky planety, a mezi nimi kamera s vysokým rozlišením HRC (High Resolution Camera). Tyto kamery přitom budou sloužit jako hlavní „oči“ automatu. Každá z nich přitom ponese krokový motor Faulhaber PRECIstep, který bude pohánět rotační osu výměny filtrů a zaostřovací mechanismus. Motory Faulhaber PRECIstep dokážou polohovat s přesností 1 280 kroků na otáčku bez potřeby samostatného zpětnovazebního systému, a jsou také jednodušší pro ovládání než běžné servomotory. Tyto vynikající vlastnosti byly rovněž důvodem pro vybrání krokového motoru Faulhaber PRECIstep pro zaostřování kamery s vysokým rozlišením. „Je to dokonalé řešení pro optické aplikace, protože motory dokážou udržet polohu objektivu i bez proudu, díky zbytkovému točivému momentu. Navíc ovládání v otevřené smyčce umožňuje zbavit se chvění a získat tak ostré snímky,“ vysvětluje Sébastien Vaneberg, obchodní ředitel Faulhaber PRECIstep SA. Rover Rosalind Franklinová má každopádně potenciál naprosto přepsat naše znalosti o historii Marsu, stejně jako o vzniku a vývoji života. A tedy i o nás samotných. Faulhaber nejen ve vesmíru Jedním z klíčových faktorů, proč pohony Faulhaber splňují náročné požadavky, je unikátní konstrukce samonosného vinutí vyvinutého v roce 1958 Dr. Fritzem Faulhaberem. DC kartáčové motory se samonosným vinutím vynikají proti klasické konstrukci s železným jádrem velmi nízkým momentem setrvačnosti, který umožňuje vysokou dynamiku motoru. Konstrukce vinutí dovoluje dosažení výrazně menších vnějších rozměrů a hmotnosti i pro elektronicky komutované motory. Stejných konstrukčních a technologických výhod využívají též precizní krokové motory Faulhaber PRECIstep. Vynikají tak kompaktními rozměry, výbornou dynamickou odezvou, nízkou hmotností a jednoduchostí v řízení. Díky svým vlastnostem jsou využívány i pro aplikace v náročných podmínkách vesmíru, nízkých teplot a vakua. Pohony lze vybavit mnohými úpravami pro nestandardní pracovní teploty a podmínky. Motory je možno doplnit dále precizními převodovkami, pohybovými šrouby a snímači. Kontakty, detailnější informace a technickou podporu naleznete na webu ww.routech.cz.Tomáš Přibyl, Pavel Řezníček, časopis Faulhaber MOTION
