發布日期：2022-04-26 點擊率：10815
為什么距離太陽100萬公里遠的地方卻比太陽表面的溫度還要高？迄今為止，這個看似簡單的天文學問題仍然沒有確切的答案。而能夠為我們解開這一謎團的是兩個衛星，它們從2017年起已進入軌道運行，其偏差精度可達到微米級別。
其中，一顆衛星用于擋住太陽，這樣另一顆衛星就能在不受干擾的情況下觀察熱日冕。為了在衛星表面安裝精密的測量儀器，歐洲航天局（ESA）的工程師們采用一個六足機器人。該支架由法國南法高科技公司SYMETRIE研制，并通過FAULHABER的電機進行驅動。
Symétrie公司的Breva六足機器人
在日食期間，人們可以通過肉眼在黑暗的太陽周圍看到一個光環（日冕）。它幾乎完全由電離等離子體組成，它可也延伸到太空中，最遠可以達到三個太陽的半徑，其溫度為幾百萬開爾文，非常熱，相比之下，太陽表面5778開爾文的溫度似乎顯得很冷。導致這種巨大差異的原因還需要通過精確的研究才能找到答案。
在地球上，其大部分太陽輻射都被表面的大氣層吸收，但在太空中，這一觀測遇到了技術瓶頸：必須擋住太陽表面，蓋住日冕，以避免照射過強。然而，以目前的科技水平來看，日冕靠近太陽的部分也會被隱藏。
帶內置編碼器的無刷直流微電機
實現快速、可靠和精確定位
出于這個原因，歐空局計劃在2017年StarTiger項目中發射兩顆衛星，并以非常獨特的隊形行駛，它們以彼此僅150米的距離繞地球飛行，對于每秒數公里的飛行速度，這個距離類似一根頭發的寬度，微乎其微。其中，一顆衛星的防護罩會遮住太陽，這使得另一顆衛星表面的測量儀器可在前所未有的程度和范圍內觀察日冕輻射。
為了對兩顆衛星及其所載的儀器進行最佳調整，歐空局的工程師們在法國馬賽的天體物理實驗室內模擬了太空飛行的條件。一臺日冕儀被安裝在SYMETRIE公司制造的Breva六足機器人上，用于捕獲位于陰影中的衛星上的日冕輻射。其每個支腳內都安裝了一個帶內置編碼器的無刷直流微電機。這樣，安裝在支腳上的平臺能通過伸縮腿，實現任意方向的自由調整。
FAULHABER驅動裝置結構緊湊，具有出色的動態特性和功率密度，再加上高分辨率編碼器，即使是驅動較大裝置，也能實現快速、可靠和精確的定位。
Faulhaber直流微電機
微驅動助力哈勃望遠鏡“繼任者”實現無法想象的超高精度
得益于這種自由運動的特性，歐空局的工程師可以模擬“飛行器”相互之間的位置。正如SYMETRIE總裁Olivier Lapierre解釋的那樣，六足機器人具有一系列突出特性，是未來太空任務的理想選擇：“它能以最小的公差精確實現所需的最小運動，同時具有非常高的剛性，可以精確維持在指定位置上。”該產品的另一大優勢是具有完善的軟件系統，可確保各組件之間協調工作，比如它能指定任意一個虛擬平臺的轉動點，以實現流暢的運動。
Breva和Bora兩種型號的六足機器人應用的儀器儀表、 光學系統、測試實驗室、航空航天、 測量技術、 同步加速器。
SYMETRIE六足機器人的優異特性也已用于其他太空項目，例如在2018年取代赫赫有名的哈勃望遠鏡的James-Webb太空望遠鏡，以及用于繪制銀河地圖的GAIA項目。在這些項目中，可以使用六足機器人來安裝光學單元。
“比如，六足機器人能以亞微米的精度將反射鏡固定在所需位置。”Lapierre解釋了其典型的應用實例。和StarTiger項目一樣，六足機器人能在這些項目中實現無法想象的超高精度：韋伯太空望遠鏡在理論上是能夠探測到木星的一顆衛星上的一線微小燭光。
用戶評價：在緊湊性和質量方面是市場上的理想產品
然而，用于GAIA項目的六足機器人最初并不是為天文學應用而開發的，其最初目的是為了觀察極小的物體。它最初是用于法國Grenoble的歐洲同步輻射裝置研究所的合作項目。法國阿爾卑斯山的同步加速器可將電子加速到幾近光速，然后使其發生碰撞，并產生世界上最強的X射線。
其功率是醫用X射線的一萬倍，但與人的頭發一樣細。人們通過這些射線對各種樣本和材料進行研究，包括半導體晶格到活細胞內的分子運動等。“用于ESRF的六足機器人可將定向反射鏡和樣本移到指定位置，并通過其出色的穩定性精確始終保持原位。”Olivier Lapierre解釋道。
無論是用于觀察浩瀚的宇宙，還是分子水平的精細結構，六足機器人都必須滿足相同的要求：最大的靈活性、最高的穩定性和精度。當然，根據不同的應用，可能還有其他要求。歐空局和ESRF的很多操作都是在真空或潔凈室條件下進行的，使用的設備也是如此。很多時候，操作的空間也非常狹小，這時就需要使用微型六足機器人。
針對狹小的空間，其理想的定位解決方案是更小的BORA型（同為BREVA系列）六足機器人。其支承面直徑是212毫米，高度僅為145毫米。雖然尺寸非常小，但卻能移動重達10公斤的負荷，在方向軸和旋轉軸上的分辨率分別達到0.1微米和2微弧度。
標準的更小型Bora六足機器人
“FAULHABER電機在我們的六足機器人中起著關鍵的作用，” Olivier Lapierre解釋道，“如果綜合考慮緊湊性和質量這兩個方面，那么它是市場上最好的產品。”
