Planetenrollengewindetrieb Einsatz auf dem roten Planeten

Redakteur: Silvano Böni

Wenn der Rover Perseverance auf dem Mars nach Spuren früheren Lebens sucht, hilft ein Planetenrollengewindetrieb von Ewellix dabei, die Proben sicher zu lagern. Die Entwicklung, der Prototyp, die Herstellung und der Test des Gewindetriebs dauerten mehrere Jahre.

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Ein von Ewellix entwickelter und gebauter Planetenrollengewindetrieb ist als Teil der Mission Mars 2020 Perseverance Rover der NASA auf dem roten Planeten gelandet.
Ein von Ewellix entwickelter und gebauter Planetenrollengewindetrieb ist als Teil der Mission Mars 2020 Perseverance Rover der NASA auf dem roten Planeten gelandet.
(Bild: NASA)

Ein von Ewellix entwickelter und gebauter Planetenrollengewindetrieb ist als Teil der Mission Mars 2020 Perseverance Rover der NASA auf dem roten Planeten gelandet. Der spezielle Gewindetrieb arbeitet in der Versiegelungsstation an der Basis des Perseverance. Er erzeugt die notwendige hohe Kraft, um die 43 Probenröhren an Bord hermetisch zu versiegeln. Der Rover verfügt über einen kleinen Servomotor, welcher die Mutter des Rollengewindetriebs antreibt. Der Gewindetrieb wandelt diese Dreh- in eine Linearbewegung um und drückt auf einen Stössel. Dieser presst die Dichtung mit hochpräziser Kraft, Geschwindigkeit und Positionierung in das offene Ende des Probenröhrchens.

Da der Rover so leicht wie möglich sein musste, benötigte die NASA einen Planetenrollengewindetrieb, der grosse Kraft in einem kleinen Mechanismus bietet. Die Komponente von Ewellix ist belastbar und leicht. Er ist langlebig, robust und zuverlässig. Zudem hält er häufige Änderungen der Belastungsrichtung, hohe lineare Geschwindigkeiten und ein gewisses Mass an Verschmutzung aus.

Auch für extremste Temperaturen

Die Ingenieure von Ewellix in Armada, Michigan, entwickelten diese lineartechnische Komponente gemeinsam mit dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA am California Institute of Technology. Basis für die Mars-Version ist ein Standard-SR/HR-Planetenrollengewindetrieb, den Ewellix an die aussergewöhnlichen Einsatzbedingungen angepasst hat. Die Komponente wurde in für die Luft- und Raumfahrt tauglichen Materialien ausgeführt und speziellen Wärmebehandlungen unterzogen. Diese Aufgaben übernahmen in den USA ansässige Zulieferer mit Luft- und Raumfahrtzertifizierungen. Der eingesetzte Planetenrollengewindetrieb ist robust genug, um den extremen Temperaturen im Weltraum und auf dem Mars standzuhalten, die bis zu –80 Grad Celsius erreichen können.

Jahrelange Entwicklungszeit

Die Entwicklung, der Prototyp, die Herstellung und der Test der Komponente waren langwierig. Von der Konzeptuntersuchung bis zur Systemvalidierung, bei der schliesslich eines der von Ewellix bereitgestellten Endproduktmuster für die Mission ausgewählt wurde, vergingen mehrere Jahre. Dem schlossen sich umfangreiche Systemtests einschliesslich des Planetenrollengewindetriebs am JPL an.

«Bei der Entwicklung gab es sicherlich eini­ge Premieren für uns, da die Anwendungsbedingungen und die Umgebung sehr anspruchs­voll sind. Wir mussten unsere Komponenten so weit wie möglich verkleinern, um Platz und Gewicht zu sparen, und trotzdem die notwendige Tragzahl und Stabilität sicherstellen. Ausserdem müssen alle Teile auch bei sehr niedrigen Temperaturen zuverlässig arbeiten. Daher wurden alle Werk­stoffe speziellen Wärmebehandlungen unterzogen», erläutert Jean-Pierre Collognat, Projektleiter und Business Development Manager bei Ewellix, einige der Herausforderungen. «Wir haben bei diesem unglaublichen Projekt Feinmechanik und Fertigung auf ein neues Niveau gehoben und gezeigt, wie aus einem Standardprodukt eine einzigartige Komponente für den Einsatz in einer – im wahrsten Sinne des Wortes – anderen Welt entstehen kann.»

Nach einer 203-tägigen Reise landete der Perseverance Rover, der bislang grösste und ausgefeilteste Rover, den die NASA je zu einem anderen Planeten geschickt hat, auf dem Mars. Hier wird er nach Anzeichen von altem mikrobiellem Leben suchen. Seine Aufgabe ist es, Marsgestein zu sammeln, Proben zu entnehmen und zu versiegeln, um sie zu testen und an Bord zu lagern. Eine für 2031 geplante Marsmission wird die gesammelten Proben abholen, um sie zur detaillierten Analyse zurück zur Erde zu bringen.

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