Nivellierung des SEIS Instruments aufNASA‘s InSight Mission zum Mars
Marco BierwirthMax-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Göttingen
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Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport
Mission FactsStart: 05. Mai 2018
Landung: 26. November 2018Ende der Primärmission: Dezember 2020
3 geophysikalische Instrumente zurUntersuchung der inneren Struktur des Mars
SEIS Instrument• hochempfindliches Seismometer• Messbereich 0.01…100Hz• Temperaturbereich: -120°C non-op; -65°C…+60°C• Nivelliersystem; Wind- und Thermalisolierung• Gewicht des abgesetzten Sensor Assembly: ca. 6.5kg• Internationales Konsortium mit Hardwarebeiträgen aus
Frankreich, Deutschland, Schweiz, Großbritannien, USA
HP3 Instrument• Radiometer• “Maulwurf”• Wärmeflußmessung
der oberen Schichten• vom DLR Berlin
beigestellt
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Das SEIS Instrument
SensorAssembly
3-axigeslangperiodisches
Seismometer
Wind undThermalshield 3 Teleskopbeine
verwindungssteiferStrukturring mit
Neigungssensoren
Motor-elektronik
3 kurzperiodischeSeismometer
Leveling Systemund Füße
Elektronik-Boxim Lander
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Leveling System
InSight ist in Elysium Planitia angekommen!
SOL1SOL10
SOL20
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SOL22: SEIS wird abgesetztSOL 30: SEIS Leveling
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Beim Nivellierenwurden 2.6°Bodenneigungerfolgreichausgeglichen
Tmax: -17°CTmin: -95°CP ~7mbar
Um einen auf dem Mars funktionierenden Mechanismus herzustellen, sind vieleDesignschritte, Tests und Verifikationen erforderlich.Qualifikation = Testen auf die zu erwartenden Umgebungsbedingungen
Qualifikation
Baugleiches Qualifikationsmodell des Teleskopbeins
• 4 Thermal-Vakuumzyklen -120°C…+60°C inkl. Funktionstest• thermale Lebensdauer: 400 Thermalzyklen• mechanische Lebensdauer: >7800mm akkumulierter Fahrweg• Vibrationstest• Schocktest• Performancetests (Anlaufstrom)
• Zerlegen und Inspektion
Untersuchung des Linearantriebs
Zahnradspindel aus TiAl6V4Beschichtung: MoS2• 1-2µm Dicke• im PVD-Sputterverfahren aufgebracht• ideal für extremen Temperaturbereich• ideal für Vakuum• aber problematisch bei Luftfeuchtigkeit
Mutter aus Lagerbronze• ist selbsthemmend• hat MoS2 von der
Spindelaufgenommen
Verfahrweg = 59mm
Die Spindel zeigte die größten Verschleißerscheinungen.Beanspruchung durch Vibration, Schock, Bewegen an Luft
gelb: EXTENDorange: RETRACT
Qualifikation
Motorstrom als Verschleißindikator
Der Anlaufstrom ist abhängig von derPosition der Mutter auf der Spindel
1mm
REM-Untersuchung der Zahnradspindel
1
2
3 Flanke, nicht von derMutter vorgespannt
Vertiefung vomGewinde
Flanke, von der Muttervorgespannt
reguläre lamellareStruktur des MoS2
2
50µm
200µm
REM-Untersuchung der Zahnradspindel
nicht vorgespannte Flanke
vorgespannte Flanke
Mitte der Spindel =größte Belastung
außerhalb desBewegungsbereichs
im Bewegungsbereichder Mutter
50µm
50µm50µm50µm
50µm 50µm
1
3
• Die Qualifikation des Linear Aktuators war erfolgreich -• Das Flugmodell funktioniert auf dem Mars einwandfrei!
• Eine Degradation der Performance an den am stärksten beanspruchten Stellenkonnte auf eine Abnahme der Trockenschmierung und Riefenbildung auf derSpindel zurückgeführt werden
• Die erhöhte Reibung war im Motorstrom sichtbar• Die REM-Untersuchungen an der Spindel konnten dies verifizieren• Die anderen beweglichen Teile zeigten nach der Qualifikation keine signifikante
Änderungen
Zusammenfassung
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.eu Weitere Meilensteine :
SOL 22: Absetzen des InstrumentsSOL 30: NivellierenSOL 44: Absenken des InstrumentsSOL 66: Absetzen des Wind und ThermalshieldsSOL 76: Absetzen des HP3-InstrumentsSOL 95: Kalibration der seismischen Sensoren
Heute ist SOL103. SEIS ist jetzt im regulären Meßbetrieb.
Zurück zum Mars…
SOL 66: Das WTS wird abgesetzt
SOL 44: Leveling Low
SOL 76: Absetzen des HP3-Instruments
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