Un nouvel actionneur rotatif compact pointe vers des dispositifs de positionnement de plus grande précision à bord des satellites
Le coût de l’envoi de charges utiles dans l’espace étant extrêmement élevé, le marché se voit contraint d’encourager des innovations dans les équipements et les instruments que les satellites et les vaisseaux spatiaux transportent à leur bord. Les technologies innovantes qui permettent de réduire le poids sans compromettre la performance et la fiabilité de ses composants et mécanismes sont extrêmement précieuses dans l’industrie.
Augmenter la précision de pointage des mécanismes des satellites
Chaque kilogramme de charge utile d’un satellite compte. Il en va de même pour les actionneurs qui assurent l’orientation fine des mécanismes des satellites. Les satellites en orbite doivent être orientés de manière à pointer leurs antennes, panneaux solaires et instruments avec une extrême précision. Grâce au financement européen du projet Pre2Pos, la jeune entreprise italienne Phi Drive et la société espagnole Arquimea ont mis au point un actionneur rotatif à la fois léger et puissant. Offrant des niveaux élevés de contrôle du couple, il pourrait efficacement gérer les mouvements très rapides des satellites. «Notre objectif était de développer des mécanismes intelligents pour les applications spatiales qui reposent sur la piézoélectricité. Notre nouvel actionneur, doté d’un rapport couple/masse élevé, pouvait supporter des charges importantes et apporter de hauts degrés de précision aux dispositifs de positionnement embarqués», fait remarquer Marco Bacciocchi, coordinateur du projet. Une orientation précise vers les dispositifs contrôlés par les satellites est fondamentale pour leur exploitation. «Des antennes correctement orientées améliorent la largeur de bande et permettent une meilleure communication entre les satellites ou entre les stations terrestres et les satellites. Qui plus est, un bon alignement des panneaux solaires permet aux satellites de capter plus d’énergie pour leur fonctionnement», ajoute Marco Bacciocchi.
Principes de fonctionnement du nouvel actionneur rotatif
L’actionneur de Pre2Pos est alimenté par voie électrique et est purement mécanique – un mouvement linéaire dans une direction entraîne une rotation. Il convertit un signal électrique en un déplacement physique contrôlé avec précision de piles piézoélectriques pour obtenir un mouvement rotatif. Le modèle AG-LT sélectionné est un moteur piézoélectrique résonant qui utilise une vibration hybride de torsion longitudinale dans un stator fixe. Lorsque le stator est pressé contre le rotor par son mode de vibration longitudinal, il en résulte une rotation dans le sens des aiguilles d’une montre en raison de sa vibration de torsion. Avant d’inverser son sens de rotation, le stator se détache du rotor par compression. Le rotor continue de tourner grâce à son inertie, jusqu’à ce que le cycle se répète. Le fonctionnement du nouvel actionneur rotatif ne nécessitant ni huile ni lubrifiant, il est conforme aux normes de contrôle des polluants et de propreté établies par l’industrie spatiale. En outre, il ne dispose pas de freins ni d'engrenages mécaniques, ce qui élimine les effets de contrecoup indésirables.
Prochaines étapes
Pour l’instant, les chercheurs s’efforcent d’augmenter encore le couple du moteur. «Nous pensons qu’une grande avancée consisterait à inclure un outil de réglage automatique en temps réel de la fréquence de résonance du système pour que l’actionneur fonctionne toujours au maximum de ses performances dans toutes les conditions de travail», explique Marco Bacciocchi. «Notre objectif est d’incorporer nos actionneurs rotatifs dans les principaux équipements et mécanismes utilisés dans les satellites et les vaisseaux spatiaux, où un haut degré précision, un poids réduit, une efficacité énergétique et de faibles coûts de fabrication sont éminemment souhaitables», conclut Marco Bacciocchi. Outre les applications spatiales, la société vise d’autres applications telles que l’automatisation, la métrologie, le militaire et l’optique.
Mots‑clés
Pre2Pos, satellite, actionneur rotatif, dispositif de positionnement, panneau solaire, couple, applications spatiales, Phi Drive
