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Développé par Astrobotic avec l'aide du Kennedy Space Center de la NASA, le CubeRover a été financé par les programmes Small Business Innovation Research (SBIR) et Tipping Point de la NASA - et aboutira à un rover prêt à s'envoler vers la Lune. Astrobotic a affiné et commercialisé la gamme de produits CubeRover pour fournir une mobilité en tant que service (MaaS) afin de réduire les barrières à l'entrée pour les démonstrations technologiques et les recherches scientifiques sur la surface de la Lune. Le rover est conçu pour être compatible avec plusieurs atterrisseurs lunaires afin de maximiser son utilité pour les prochaines missions lunaires.
Le CubeRover devait être compact et léger, supporter des fluctuations climatiques extrêmes et maximiser la mobilité des instruments utilisés par le rover. Compte tenu de l'importance qu'Astrobotic a accordée à la légèreté de la conception, à l'utilisation des matériaux, à la taille de la batterie et au choix du moteur, le CubeRover est devenu le rover planétaire commercial le plus léger à ce jour, avec environ quatre kilogrammes. Cela réduit considérablement les coûts de vol, rendant la Lune plus accessible à un plus grand nombre de clients.
CubeRover est équipé d'une caméra calibrée utilisée pour s'orienter par rapport à des objets connus sur la surface lunaire - comme l'atterrisseur Peregrine d'Astrobotic. Ces données de localisation, utilisées par l'équipe d'exploitation du rover, augmentent la valeur des données de mission collectées, permettant ainsi aux clients de la charge utile de prendre des décisions éclairées quant à l'endroit où se rendre ensuite et de tamponner les données avec des informations sur la position locale. De plus, Astrobotic a incorporé dans le rover des interfaces standard de l'industrie qui sont définies dans son guide de l'utilisateur de la charge utile CubeRover afin de simplifier le processus d'intégration de la charge utile.
Les essais sont en cours chez Astrobotic et au laboratoire de mécanique granulaire et d'exploitation du régolithe du Kennedy Space Center, où l'équipe effectue des tests de mobilité du CubeRover dans différents simulateurs de régolithe lunaire. Ces tests caractérisent les performances du rover sur les pentes, les interstices et autres irrégularités de surface rencontrées lors des missions.
Selon Troy Arbuckle, ingénieur mécanique en chef de la mobilité planétaire chez Astrobotic, "nous avons créé des plateformes de mobilité pour de nombreuses applications de charges utiles." Les CubeRovers sont en fait des véhicules à partager pour quiconque souhaite effectuer des recherches sur la Lune. Les CubeRovers utilisent une méthodologie similaire à celle des CubeSats en ce sens qu'ils prennent en charge divers ensembles d'instruments dans un facteur de forme standard. Les CubeRovers s'appuient sur la méthode de dimensionnement internationalement reconnue des CubeSats pour définir le volume de la charge utile et la capacité de transport, où un volume de 10 cm x 10 cm x 10 cm supportant 1 kg de charge utile est appelé unité, ou "U". Astrobotic développe actuellement des CubeRover 2U, 4U et 6U pour répondre à la demande du marché des charges utiles.
Les moteurs plats DC sans balais maxon avec réducteurs planétaires ont été spécialement modifiés pour assurer une grande fiabilité et une durée de vie opérationnelle prolongée du CubeRover © maxon
Les chaînes cinématiques du CubeRover utilisent quatre moteurs BLDC maxon et des réducteurs qui ont été optimisés pour être utilisés dans les environnements difficiles de l'espace ainsi que ceux de la surface lunaire. À partir de leurs équivalents du catalogue industriel, les versions spatiales de ces actionneurs ont été initialement développées avec JPL dans le cadre de la mission du rover Mars2020 Perseverance. Après la qualification réussie de la conception pour Mars, maxon a optimisé la conception et les techniques de production associées pour des applications spatiales commerciales plus sensibles aux coûts (par rapport aux missions scientifiques sur Mars).
Le but était de conserver toutes les caractéristiques de conception clés qui rendaient les moteurs robustes contre les chocs, les vibrations, le vide et les larges plages de température, tout en supprimant les caractéristiques de conception spécifiques à Mars2020. En conséquence, les moteurs et les réducteurs associés sont les premiers d'un catalogue planifié de produits adaptés à l'espace. Les principales caractéristiques comprennent des connexions robustes entre tous les sous-ensembles, l'utilisation de matériaux compatibles avec le vide (faible dégazage), y compris la lubrification, des cartes de circuits imprimés à revêtement conforme avec des capteurs à effet Hall compatibles avec l'espace et un câblage de qualité spatiale.
Pour les têtes d'engrenage, les matériaux ont été remplacés par des aciers inoxydables résistants à la corrosion, tous les adhésifs et les soudures ont été supprimés, de sorte que tous les raccords soient une combinaison de vissages, d'ajustements à la presse et/ou de formations à froid, et la lubrification est de qualité spatiale. Les techniques de production sont au moins aussi importantes que la conception et des mesures d'assurance qualité renforcées ont été mises en place. En outre, une procédure d'essai d'acceptation étendue comprend, par exemple, un essai de charge à 100 % de chaque actionneur livré. En conséquence, il s'agit de moteurs et de réducteurs optimisés en termes de masse, à haute densité de puissance et robustes, adaptés aux conditions environnementales et aux exigences de fiabilité de l'application.
Des moteurs de pompes à insuline pour les CubeSats
Les technologies utilisées pour la conception des CubeRovers sont basées sur les technologies utilisées par JPL pour leurs autres missions. C'est l'une des raisons pour lesquelles les moteurs électriques et les réducteurs de maxon ont été inclus dans la conception. maxon a travaillé sur de nombreux projets pour l'ESA et la NASA, y compris les actuels rover martien Persévérance et hélicoptère Ingenuity.
maxon a également travaillé avec Astrobotic en tant que client de lancement sur un entraînement ECX8+GPX8 (Ø8mm) destiné à l'espace. Dérivé des conceptions d'applications médicales hautement réglementées de maxon, dans ce cas, couramment utilisées dans les pompes à insuline portables. Le marché cible pour ces produits est le nombre croissant de CubeSats et leurs mécanismes associés.
Après avoir travaillé sur les défis de conception et les ajustements de conception qui en ont résulté, basés sur les objectifs finaux des CubeRovers, Astrobotic a créé un ajout unique et précieux à notre technologie de voyage dans l'espace. En s'appuyant sur les conceptions développées pour les missions scientifiques spatiales, afin de produire des conceptions à moindre coût, mais de haute fiabilité, ils ouvrent de nouveaux marchés commerciaux en toute confiance. maxon est ravi de travailler avec Astrobotic comme l'un des premiers clients pour sa nouvelle gamme de produits de catalogue spatial commercial et se réjouit d'un succès combiné pour le premier vol en 2022.
