Antriebe für antarktische Temperaturen von -125°C

Das Teleskop des «Dome C» in der Antarktis ist ununterbrochen in Betrieb. Und dies bei Wetterbedingungen, die zu den härtesten auf unserem Planeten zählen.

Die Forschungsstation «Station Concordia» (kurz Dome C genannt) liegt in der östlichen Antarktis auf 3‘200 m ü. M. an einem der kältesten Orte der Erde. Im Jahre 2010 fielen hier die Temperaturen auf einen neuen Rekordtiefststand von –84,6 °C. An eben diesem unwirtlichen Ort ist seit etlichen Jahren ein Teleskop des französischen Laboratoire Universitaire d'Astrophysique de Nice (LUAN) in Betrieb – 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche.

Montiert ist das Teleskop auf einem motorisch angetriebenen Unterbau (einem sogenannten Telescope Mount) des Typs 3600GTO von Astro-Physics. Das US-amerikanische Unternehmen entwickelt und produziert hochpräzise Telescope Mounts und verfügt über eine reiche Erfahrung in den unterschiedlichsten Einsatzgebieten. So sind bereits seit anfangs 2000 diverse Einheiten der Baureihen 900GTO und 1200GTO in der Antarktis ohne Unterbruch im Einsatz. Gerade der störungsfreie, kontinuierliche Betrieb ist von grösster Bedeutung, da sich Wartungsarbeiten sehr schwierig und äusserst gefährlich gestalten. Denn tiefe Temperaturen und unbändige Windverhältnisse machen den Wartungsteams die Arbeit im Freien schier unmöglich und in der sechs Monate dauernden Polarnacht unausführbar. Dies hat zur Folge, dass das ganze System über mindestens ein halbes Jahr hinweg rund um die Uhr störungsfrei funktionieren muss.

Man kann sich leicht vorstellen, dass das Reduziergetriebe einer der wichtigsten Aspekte eines Telescope Mounts darstellt. Denn, um dem Teleskop eine durchgehend konsistente Sicht auf ein bestimmtes Objekt am Firmament zu ermöglichen muss es kontinuierlich, ruckelfrei und stabil bewegt werden. Bleibt diese Nachführung aus, verlässt das Objekt das Sichtfeld des Teleskops sehr schnell und verunmöglicht die unterbrechungsfreie Aufzeichnung dessen Spur. Um das Objekt optisch im Sichtfeld zu „fixieren“ muss der ca. 250 kg schwere Unterbau entsprechend angetrieben werden.

Wally Piorkowski, Produktionsleiter bei Astro-Physics und Wissenschaftler spricht aus der Praxis: „Begründet auf der hohen Ausfallsicherheit und Langlebigkeit verwendet Astro-Physics für alle ihre Telescope Mounts ausschliesslich Antriebe von maxon motor“. Die eingesetzten Schmiermittel in den Lagern sind ideal auf die extremen Temperaturen, wie sie bei Dome C in der Antarktis herrschen, abgestimmt. Einmal montiert müssen die Motoren von maxon nicht weiter nachgeschmiert werden, was unter diesen Umgebungsbedingungen auch kaum zu bewerkstelligen wäre. Die Motoren verfügen zudem über eisenlose Wicklungen und Neodym-Magneten, die höchste Leistung bei minimalem Bauvolumen ermöglichen. Zur mechanischen Kommutation der Motoren werden entweder Graphit- oder Edelmetallbürsten eingesetzt. Ihre lineare Charakteristik machte die Implementierung in die Telescope Mounts sehr unkompliziert.

In jedem Unterbau befinden sich zwei Achsen:

Eine Achse, die Rektaszensionsachse, ist parallel zur Erdachse ausgerichtet und ermöglicht die Bewegung des Teleskops über den Erd-Äquator. Um exakt zu sein; der Motor treibt entgegen der Erdrotation, sodass das Objekt am Himmel fixiert zu stehen scheint. Das Reduktionsgetriebe ist eine Eigenentwicklung von Astro-Physics. Die zweite Achse, die Deklinationsachse, ist im rechten Winkel zur Rektaszensionsachse angeordnet und bewegt das Teleskop intermittierend im Winkelabstand des Objektes zum Himmelsäquator. Die Motoren beider Achsen sind mit 3-Kanal-Encodern des Typs HEDS 5540 ausgerüstet.

Mit dieser Anordnung der um 90° zueinander versetzten Achsen ist die Orientierung in jeder gewünschten Richtung möglich.

„Wir benutzen maxon A-max-Motoren für unsere kleineren Unterbauten, maxon RE 25-Motoren für Telescope Mounts, wie sie in Dome C eingesetzt sind“, fährt Wally weiter fort. Der RE 25 bietet höchstes Drehmoment und die höchste Leistungsdichte in seiner Klasse. „Ein ebenso wichtiges Argument zum Einsatz von maxon-Motoren ist der Umstand, dass diese über kein magnetisches Rastmoment verfügen“ fügt er hinzu. Als Rastmoment wird die ruckhafte, abgehackte Bewegung bezeichnet, welche die meisten eisenbehafteten Motoren aufweisen. Demgegenüber verfügen maxon-Motoren über einen eisenlosen Kern und gewähren damit einen Rastmomentfreien Lauf; dies auch bei niedrigsten Drehzahlen, was zur Verwendung in einem Telescope Mount Grundvoraussetzung ist.

„Oftmals werden die Unterbauten getrennt vom Teleskop beschafft“ sagt Wally. „So kaufen beispielsweise Astronomische Vereinigungen, Schulen, Institute usw. die teleskopische Ausrüstung unabhängig vom Unterbau und bauen diese dann selber zusammen.“ Astro-Physics‘ Telescope Mounts 3600GTO und 3600GTOPE sind in einer Vielzahl von privaten Haushalten, in Universitäten, Forschungsinstituten und Bildungseinrichtungen, Astronomischen Vereinigungen, gemeinschaftlichen Organisationen oder in Firmen der Solartechnologie in Gebrauch.

 © maxon motor ag

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