日食期间,人们可以用肉眼在黑暗的日轮周 围看到一个光环(日冕)。它几乎全部由完全 电离的等离子体组成,厚度可以达到三个太阳 半径,一直延伸到太空内。它有几百万开尔文温 度,与之相比,太阳表面的5778开尔文温度似乎 太冷了。导致这种巨大差别的原因需通过精确的 研究来找到答案。地球表面的大气层可以吸收大 部分太阳辐射,但在太空内如要进行观察,却会 遇到一个技术难题:日轮必须挡住,以避免照射 过强,盖住日冕。然而即使这样,以今天的科技 水平,靠近太阳的光环部分仍会被淡没。
微乎不计
ESA计划在2017年的星虎项目中启动两个飞行方式 非常独特的太空卫星。它们将以相互之间仅150米的 距离绕地球飞行,对于每秒数公里的高飞行速度,这 个距离简直可以微乎不计。其中一个卫星的挡板必须 遮住太阳,以使另一个卫星表面的测量仪器可在前所 未有的程度和范围内观察日冕辐射。
为最佳调校两个卫星和所载仪器,ESA工程师在法 国马赛的Laboratoire d‘Astrophysique实验室内模拟了 太空飞行状态。日冕仪安装在处于阴影中的卫星上, 用于捕捉太阳光环辐射。它采用SYMETRIE公司的Breva 型六脚安装支架。每个支脚内都有一个带内置编码器 的无刷直流微电机。通过支脚伸缩,安装在支脚上的 平台可在任意方向无级调整。FAULHABER驱动装置结 构紧凑,具有出色的动态特性和功率密度,再加上 高分辨率编码器,即使驱动的是较大的装置,也能 快速、可靠和精确地实现定位。
Hubble望远镜的继任者
得益于这种自由的运动特性,ESA工程师可以针对 两个卫星模拟相互之间各种不同的位置。六脚支架具 有一系列突出特性,是未来太空任务的理想选择,正 如SYMETRIE总裁Olivier Lapierre的解释:“它以最小 的公差精确实现需要的最小移动,同时具有很高的刚 性,可以精确保持定义的位置。”六脚支架的另一优 势在于其完善的软件系统。该系统可确保各组件之间 协调工作,比如可以指定任意一个虚拟平台转动点, 以实现流畅的运动。
SYMETRIE六脚支架的优异特性也被用于其他太空项 目如James-Webb太空望远镜(它将于2018年接替赫赫 有名的Hubble望远镜)和GAIA项目(用于银河测量) 。在这些项目中,六脚支架用于安装光学仪器。“比 如,六脚支架可将反射镜固定在需要的位置,直至用 于永久性粘接的胶合剂硬化。”Lapierre如此解释一个 典型的应用实例。和星虎项目一样,六脚支架可在这 些项目中实现无法想象的超高精度:Webb太空望远镜 在理论上必须能够发现木星上一线微小的烛光。
最强的X射线
GAIA项目中使用的六脚支架原本并不是为天文学 应用而设计开发,它的最初目的是用于观察微对象。 它是通过与欧洲同步辐射装置研究所(位于法国Grenoble) 的合作而产生的。同步加速器可以使电子加速 到几近光速,然后发生碰撞,产生世界上最强的X射 线。它比医用X射线机的功率强一万倍,但细微得却 似一根头发。人们借助产生的射线对各种样本和材料 进行研究,范围可从半导体晶格到活细胞内的分子运 动。“用于ESRF的六脚支架可将定向反射镜和样本移 到一定的位置,并依靠其出色的稳定性精确保持这一 位置。”Olivier Lapierre解释道。
无论是用于观察浩瀚的宇宙,还是分子水平的精细 结构,六脚支架都必须满足相同的要求:最大的灵活 性、最高的稳定性和最高的精度。视应用而定,可能 还有其他要求。ESA和ESRF的很多操作都是在真空或洁 净室条件下进行的,使用的设备也如此。许多时候操 作空间非常狭小,就要使用微型六脚支架。
针对狭小空间的理想定位解决方案是BORA型 (BREVA的小兄弟)六脚支架。它的支承面直径是212 毫米,高只有145毫米。虽然尺寸非常小,但却能移动 重达10公斤的负荷,在方向轴和旋转轴上的分辨率分 别达到0.1微米和2微弧度。“FAULHABER电机在我们 的六脚支架上起着关键作用。” Olivier Lapierre解释 道:“综合考虑紧凑性和质量两个方面,它是市场上 最好的产品。”