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用于卫星技术的精密驱动解决方案

航空航天代表着尖端科技。特别是在卫星应用上,要想任务成功执行,可靠性、耐用性和高效性至关重要。很多重要任务都由卫星来执行,无论是进行通信、导航、地球观测、天气预报还是科学研究。而这正是 FAULHABER 驱动系统大展身手的地方。

1957 年,随着 Sputnik 1 号的升空,太空时代拉开帷幕。从那时起,航空航天业迅速发展:1969 年的首次登月、2000 年的全球导航系统 GPS,火星、太阳及更远星球的无人研究任务———这些都表明,卫星在很大程度上已成为当今技术性基础设施的支柱。目前绕地球运行的卫星有 13000 多颗,未来这个数字还会增加。

来自空间的卫星视图

我们用于卫星技术的驱动系统的优势

真空适用电机
使用寿命长,可靠性高
结构紧凑,功率密度高

小身材,大作为

太空有其自身的一套规律:火箭发射时会产生强烈的振动和巨大的加速度,而在轨道环境中,真空状态、极端温度变化以及强辐射和排气现象普遍存在。同时,每一克的重量都很重要,因为有效载荷的重量会直接影响到成本和燃料消耗。FAULHABER专门针对这些特殊要求提供量身定制的驱动解决方案。紧凑型电机及整套系统具有高功率密度、高坚固性、所需安装空间极小等特点,而这些正是在太空部署应用的理想先决条件。

体积小巧、坚固耐用、太空适用

无论是有刷或无刷直流电机步进电机还是线性驱动器,FAULHABER驱动产品都能以最小的重量提供高扭矩。与编码器、传感器或减速箱结合使用时,它们可构成功能强大的系统,即使在安装空间受限的条件下也能实现最高的精度。步进电机AM3248就是一个很好的例子。其是一款多极两相电机,每转48步,静态扭矩为85 mNm,性能出色。因此,它非常适合卫星上要求严苛的应用,例如太阳能电池板对准等。此应用中,FAULHABER电机可确保太阳能电池板始终与太阳保持对准——可靠、精确,多年使用仍可保持高温稳定性。

我们能否帮助您为您的应用选择合适的驱动器?

微型电机和微电机的重要角色

现代卫星使用的驱动系统种类多样,具体视任务和任务目标而定。大型推进器主要用于轨道修正和较大的位置更改,而高精度微型电机和微电机则负责执行许多次要但必要的任务。尽管体积小,这些驱动器对于卫星的可靠运行来说必不可少。 

夜蓝色背景下木星卫星环绕的景象
直流电机 航空航天 Hexapod header

微驱动器可用于太阳能电池板的对准,以确保太阳能发电实现最高效。他们还可用来调整和精确定位天线,以实现与地面站的稳定通信。照相机、望远镜或传感器等光学仪器的精确对准也依赖于这些微型电机。此外,它们还可控制可展结构上相应机构的释放和折叠,执行位置控制任务,例如通过反作用轮或陀螺系统。 

夜蓝色背景下木星卫星环绕的景象
Application
直流无刷电机
航空航天

2023年4月14日,在欧洲航天局(ESA)的主导下,JUICE(木星冰卫星探测器)搭乘阿丽亚娜5号火箭发射升空,开启了它非凡的旅程:7.78亿公里的飞行里程,八年的任务期,去深入探索木星的三颗大型冰质卫星木卫二、木卫三和木卫四。

有关卫星驱动系统的常见问题

什么是排气(outgassing)?

排气是指材料在太空真空条件下释放气体。材料(例如塑料、粘合剂或涂料)会释放出溶剂或水分等挥发性成分。这种现象会损害卫星的敏感部件,如传感器、光学元件或电子部件。特别是在安装空间狭窄和真空条件下,使用经过排气优化的材料至关重要。因此,用于太空中的组件(例如驱动系统),其设计开发必须符合严格的标准。

有哪些类型的卫星,它们的用途是什么?

卫星可根据其用途、大小和轨道分为不同的类别。最重要几类为:

  • 通信卫星:用于传输电话、互联网和电视数据
  • 导航卫星:用于GPS等全球定位系统
  • 地球观测卫星:收集环境数据、监测气候变化、支持灾害管理
  • 科学卫星:探索外太空并收集太阳、行星和宇宙辐射相关数据
  • 军用卫星:用于安全保障相关应用,执行侦察、通信和导航等任务

卫星的设计和所用设备根据任务而有所不同——采用量身定制的驱动系统、传感器和能源,通常集成在极其狭小的空间内。

卫星及其组件需经受住哪些环境条件?

在太空中,卫星会暴露在极端环境条件下,例如:

  • 真空:没有大气,因此没有热传导
  • 温度变化:波动范围为 -150°C 至 +150°C
  • 辐射:强烈的紫外线和粒子辐射
  • 微流星体和太空碎片:高速碰撞的风险
  • 振动和冲击:巨大的机械负荷,特别是在火箭发射期间

因此,所有组件都必须极其坚固、耐用且耐辐射,包括整体结构、电子设备以及微型驱动器。

卫星上的太阳能电池板起什么作用?

太阳能电池板是卫星的能量来源。卫星通过太阳能电池将太阳光转化为电能。以此为其上所有系统提供电力,例如通信模块、控制系统、传感器和驱动器。多余的能量储存在电池中,以在卫星处于地球阴影时维持运作。

现代卫星使用可伸缩、可定向的太阳能电池板来尽可能多地收集阳光。对太阳能电池板的精确跟踪,通常通过微型驱动系统来实现,而这些系统必须能在太空真空中可靠运行。

卫星都使用哪些驱动系统?微型电机、微电机起什么作用?

现代卫星使用多种不同的驱动系统——从用于轨道校正的大型推进器到负责执行次要但同样关键任务的高精度微型电机和微电机。 

微驱动器可执行以下功能,例如: 

  • 对准太阳能电池板,以充分利用太阳能发电
  • 调整和定位天线,以确保与地面站稳定通信
  • 调整照相机、望远镜或传感器等光学仪器
  • 释放或折叠可展结构上的机构
  • 使用反作用轮或陀螺仪系统进行位置控制 

由于这些部件通常只有几厘米大小,因此驱动解决方案不仅要非常紧凑,还必须节能、耐用且振动最小。此外,它们必须能够经受住太空中的真空、极端温度和宇宙辐射等不利条件,可靠地运行。

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