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Foto: Maxon
Sechs Mikromotoren steuern die Flugrichtung des Helikopters. Nahaufnahme mit Blick auf die Maxon-Präzisionsmotoren. 

Antriebs- und Steuerungstechnik

Sechs bürstenbehaftete DC-Motoren im Mars-Helikopter

Es war nur ein kurzer Flug für „Ingenuity“, aber ein großer Erfolg. Teil des winzigen Mars-Helikopters waren bürstenbehaftete DC-Motoren aus der Schweiz.

Gesteuert von sechs ultrakleinen bürstenbehafteten DC-Motoren des Schweizer Herstellers Maxon flog der Mars-Helikopter „Ingenuity“ im April 2021 für rund 40 s über die Oberfläche des Roten Planeten – und landete danach wieder perfekt auf seinen vier Beinen. Ein historisches Ereignis, welches aus Sicht der NASA ähnlich eingestuft werden kann, wie der erste kontrollierte Flug der Wright-Brüder 1903.

Mit dem Mars-Helikopter wird das Konzept von unbemannten, autonomen Flügen auf fremden Planeten getestet. Vergleichbar mit dem ersten Mars-Rover „Sojourner“, der den Weg für wissenschaftliche Nachfolge-Missionen wie „Curiosity“ und aktuell „Perseverance“ geebnet hat. 

Bürstenbehaftete DC-Motoren steuern die Flugrichtung des Helikopters

Auch für den Antriebspezialisten Maxon ist der Flug ein großer Erfolg. Schließlich befinden sich sechs bürstenbehaftete DC-Motoren aus der Schweiz im Helikopter, die spezifisch für diese Herausforderung modifiziert worden sind. Die Antriebe der DCX-Reihe mit Durchmessern von 10 mm steuern die Neigung der Rotorblätter und damit die Flugrichtung des Helikopters, der nur 1,8 kg wiegt und solarbetrieben ist.

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Foto: Maxon
Die Kamera des Mars-Helikopters hat während des Fluges den Boden mit seinem Schatten fotografiert.

Die Herausforderung: Ausreichend Power bei wenig Gewicht

Ein effizienter Leichtbau ist Voraussetzung für einen erfolgreichen Flug auf dem Roten Planeten, da dort kaum Atmosphäre vorhanden ist und die Bedingungen dadurch ähnlich sind wie auf 30 km Höhe auf der Erde.

„Die größe Herausforderung bei der Entwicklung der Motoren war die extreme Anforderung an das Gewicht“, erklärt Aiko Stenzel, Design Ingenieur bei Maxon. „Jedes Zehntelgramm musste gespart werden, damit der Helikopter fliegen kann. Großartig ist, dass wir trotz Gewichtseinsparung eine Antriebslösung gefunden haben, die genug Power hat, die Rotorblätter zu justieren. Und dies bei hohen Vibrationen und Temperaturschwankungen.“

Die Standard-Varianten der DCX-Motoren sind für jeden verfügbar und lassen sich online nach den individuellen Wünschen der Kunden konfigurieren.

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Foto: Maxon
Der Mars-Helikopter schreibt Geschichte – mit bürstenbehafteten DC-Motoren von Maxon. Hier ein Bild, welches der Rover vom schwebenden Mars-Helikopter gemacht hat. 

Schweizer Präzision auf Mars-Mission

Eugen Elmiger, CEO Maxon Gruppe, hat die NASA-Übertragung der ersten Flugdaten live mitverfolgt und zeigt sich begeistert: „Es ist ein phantastisches Gefühl zu wissen, dass unsere Präzisionsantriebe wie geplant funktionierten und wir unseren Beitrag zu diesem historischen Ereignis beisteuern konnten. Ich bin stolz auf unsere Mitarbeitenden und freue mich auf die nächsten Meilensteine auf dem Mars.

Maxon’s Antriebe befinden sich auch im Rover Perseverance (Beharrlichkeit), an dessen Unterseite der Helikopter am 18. Februar 2021 auf dem Mars gelandet ist. Es handelt sich um zehn BLDC-Motoren und ein Spezialgetriebe, die unter anderem für die Handhabung der Bodenproben im Innern des Rovers verwendet werden. Der erste dieser Motoren hat seine Aufgabe bereits erfolgreich beendet: Er platzierte den Mars-Helikopter sicher auf dem Boden.

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