專為南極低溫 -125 °C 設計的傳動裝置

«Dome C» 望遠鏡在南極以無間斷方式運作;必須承受的是堪稱地球上最惡劣的氣候條件。

科學考察站 «康宏站»(Station Concordia,簡稱 Dome C)位於南極東部,高度為海拔 3200 公尺,是地球上最寒冷的地方之一。2010年在此處所測量到的溫度低達 –84.6 °C,創下最新低溫紀錄。就在這個全世界最偏僻的角落,一架望遠鏡已經站在這裡好幾年了。它是由法國尼斯大學天文觀測所 (Universitaire d'Astrophysique de Nice,LUAN) 所架設-每天二十四小時不間斷地運作。

這架望遠鏡的的基座(望遠鏡架台)由 Astro-Physics 公司製造,型號為 3600GTO,具備傳動馬達。Astro-Physics 為美國製造商,專門研發以及製造高精度望遠鏡架台,對於各種不同的應用環境都有非常豐富的經驗。自從 2000 年初起至今,其 900GTO 以及 1200GTO 系列產品已在南極地區毫無間斷地為研究團隊服務。其無障礙且不間斷的運行能力對研究人員來說是最重要的,因為維修保養作業極為困難,而且非常危險。在南極的寒酷低溫以及難以預測的風勢之下,維修團隊幾乎不可能在露天下執行作業,而長達六個月的極夜更使得維修工作成為不可能的任務。這也代表,整個系統必須達到至少六個月無間斷並且無故障的運行。

可想而知,減速器是望遠鏡架台中最重要的一部份:為了使望遠鏡能夠不斷地將視線固定在天空某一個目標上,望遠鏡必須要能夠持續穩定地移動,並且不可有晃動情形出現。如果追蹤系統失效,那麼很快就會失去觀察目標,因而無法繪製其連續軌跡。為了能將目標「固定」在視野內,必須將重量約 250 公斤的基架視情況進行移動。

Astro-Physics 公司的生產部負責人 Wally Piorkowski-同時也是科學家-以他的實際經驗作出說明:「為了確保所有望遠鏡架台的低故障率和耐久性,Astro-Physics 公司只採用 maxon motor 生產的傳動系統。」 而他們也採用專為極低溫調製的軸承潤滑劑,讓 Dome C 克服南極的嚴酷條件。maxon 的馬達在安裝完成之後,不需要再補充潤滑劑-在這種環境條件下,其實也幾乎不可能完成這項工作。maxon 的馬達採用無鐵芯繞組設計和釹合金磁鐵,以最小的結構體積發揮最高性能。馬達的機械式整流則透過碳刷或金屬刷進行。其線性特性使機械換向在天文望遠鏡架台内很容易實現。

每組基座具有兩軸:其中一根軸為赤經軸,走向與地軸平行,作用在於讓望遠鏡在沿赤道上方移動。正確來說,就是馬達以和地球旋轉方向相反進行傳動,如此一來,天空中的觀測目標看起來好像維持在原定不動。其減速齒輪為 Astro-Physics 公司自行研發。第二根軸為赤緯軸,與赤經軸呈垂直,作用在於將望遠鏡週期性地以目標和天球赤道之間的角距移動。兩根軸的馬達都配備了 HEDS 5540 型 3 通道編碼器。
藉由兩軸互相垂直的設計,可對望遠鏡向任一方位進行定向。

Wally 繼續說明:「針對小型基座,我們採用 maxon A max 馬達,對於望遠鏡架台,例如 Dome C,則採用 RE 25。」 RE 25 能夠提供最大的扭矩以及最高性能密度,擊敗所有同級產品。「另外一項選擇 maxon 馬達的關鍵原因是」,Wally 另外補充說道:「因為它不會產生頓轉轉矩。」 頓轉轉矩是一種突然其來的猛力晃動,常見於含鐵芯馬達。相較之下,maxon 的無鐵芯馬達即使在低轉速情形下也可達成無頓轉轉矩的要求,完全符合望遠鏡架台的基本使用條件。

「經常有用戶分開購買架台與望遠鏡」,Wally 說道。「例如,天文聯合考察機構、學校、研究機構等會購買望遠鏡設備,但不一定買架台,然後他們自已進行組裝。」Astro-Physics 的 3600GTO 和 3600GTOPE 型天文望遠鏡架台被許多私人家庭、大學、研究單位和教育機構、天文聯合考察機構、聯合性組織或者太陽能技術公司等採用。

 © maxon motor ag

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