Im Weltraum gelten andere Spielregeln: Extreme Temperaturen, Vakuum, kosmische Strahlung und jahrzehntelange Einsatzzeiten verlangen Sensorik, die absolut zuverlässig und langlebig ist. Genau hier kommen potentiometrische Winkelsensoren auf Leitplastikbasis zum Einsatz. In anspruchsvollen Raumfahrtanwendungen wie der Ausrichtung von Solar-Arrays und Antennen haben sie sich als robuste und präzise Lösung bewährt – und leisten dabei einen unauffälligen, aber entscheidenden Beitrag zur Funktion von Satelliten und Weltraumsonden.
Herausforderung: Exakte Positionierung unter extremen Bedingungen
Ob Erdbeobachtungssatelliten wie die Sentinel-Reihe oder interplanetare Missionen wie BepiColombo – alle sind auf große Mengen an Solarenergie angewiesen. Die Solar-Arrays müssen dafür kontinuierlich zur Sonne ausgerichtet werden. Das übernehmen spezielle Solar Array Drive Mechanisms (SADM), ebenso wie vergleichbare Antriebssysteme für Kommunikationsantennen.
Für deren präzise Steuerung ist eine zuverlässige und langzeitstabile Positionserfassung unverzichtbar. Die Sensorik muss dabei:
- im Hochvakuum funktionieren
- extreme Temperaturwechsel überstehen
- jahrzehntelange Lager- und Einsatzzeiten bewältigen
- unempfindlich gegenüber kosmischer Strahlung sein
- genaue Absolutmesswerte liefern
- minimalen Bauraum beanspruchen
Die Wahl der Technologie ist daher entscheidend für die Funktionssicherheit der gesamten Mission.
Die Lösung: Potentiometrische Winkelsensoren von Novotechnik
rühere Raumfahrtprojekte nutzten optische Encoder, deren empfindliche Komponenten im Weltraum jedoch umfangreiche Schutzmaßnahmen erforderten. Daher suchte der Raumfahrtzulieferer Kongsberg Defence & Aerospace nach einer robusteren Technologie – und fand sie in den Leitplastik-Potentiometern von Novotechnik.
Warum Potentiometer im Weltraum?
- Keine Halbleiter, keine Strahlungsprobleme
- Absolutwertgeber mit sofort verwertbaren Analogsignalen
- Verschleißarm und langzeitstabil, selbst bei Millionen Bewegungszyklen
- Unempfindlich gegenüber Temperatur und Umweltbedingungen
- Kosteneffizient im Vergleich zu anderen hochpräzisen Technologien
- Perfekt kundenspezifisch anpassbar
Für die Raumfahrtantriebe entwickelte Novotechnik ein redundantes Rundpotentiometer, das aus zwei unabhängigen Sensorkreisen besteht und damit höchste Ausfallsicherheit garantiert.
Maßgeschneiderte Konstruktion für Weltraummissionen
Das Spezialpotentiometer basiert auf einem bewährten Standarddesign, wurde jedoch vollständig an die Anforderungen der SADM- und Antennenmechanismen angepasst.
Konstruktive Merkmale:
- Zwei Statoren und ein Rotor aus robustem FR4-Verbundmaterial
- Redundanter Aufbau zur zuverlässigen Dopplung des Messsignals
- Großer Innendurchmesser, ideal zur Durchführung von Kabeln oder HF-Leitern
- Flache, leichte Bauweise, optimal für raumfahrttaugliche Mechanismen
- Einfache elektrische Anbindung über drei Leitungen
- Absolutes Analogsignal, sofort ohne zusätzliche Elektronik verwertbar
Die Sensorik liefert präzise Winkelpositionen – unabhängig von Temperatur, Vakuum oder Strahlung.
Erfolgreiche Tests im Hochvakuum
Bevor potentiometrische Sensoren für reale Missionen zugelassen werden, müssen sie umfangreiche Prüfprozesse durchlaufen. Das entwickelte Raumfahrtpotentiometer bestand:
- 13 Millionen Zyklen im Hochvakuum < 1 mbar
- Bewegungswinkel: 205° durchschnittlich
- Keine messbaren Abweichungen
- Nahezu kein Verschleiß an Widerstandsbahnen oder Schleifern
Damit erfüllte der Sensor alle Anforderungen – und übertraf sie teilweise deutlich. Auch lange Lagerzeiten vor dem Start (bis zu 20 Jahre) stellen kein Problem dar.
Einsatz in aktuellen und zukünftigen Missionen
Die Leitplastik-Winkelsensoren von Novotechnik sind heute integraler Bestandteil vieler Satellitenprogramme. Typische Einsatzdauer im All: 10–12 Jahre – zuverlässig und wartungsfrei. Auch bei zukünftigen Missionen werden sie als präzise, robuste und strahlungsunempfindliche Lösung an Bord sein.
