Landingsstell for romfartøy
Les om hvordan John Evans’ Sons, som er en del av Lesjöfors' nettverk av spesialiserte produsenter, utviklet konstantkraftfjærer til Mars 2020-roveren Perseverance.
Jevn utfolding av landingsstell for romfartøy
NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL), en avdeling ved California Institute of Technology, kontaktet Lesjöfors' nettverk for å få presisjonsfjærkomponenter til Mars 2020-roveren Perseverance.
Fjærene måtte tåle oppskytingen, ferden gjennom verdensrommet og forholdene på overflaten av en annen planet. John Evans’ Sons, et spesialisert søsterselskap i Lesjöfors, leverte konstantkraftfjærer til fjæringssystemet på NASAs Curiosity-rover i 2012. Da JPL begynte å planlegge Mars 2020, vendte de tilbake til et leverandørnettverk de visste at de kunne stole på, ettersom komponentene hadde fungert nøyaktig som tiltenkt på Mars-overflaten.
Slik leverer Lesjöfors' nettverk fremragende ingeniørløsninger til luft- og romfartsindustrien
Lesjöfors er et globalt nettverk av spesialiserte produsenter av fjærer og pressede komponenter. Hver produsent har inngående ekspertise på sitt produktområde, noe som er særlig verdifullt for kunder med komplekse krav.
For Perseverance-ferden var spesialisten i Lesjöfors' nettverk John Evans’ Sons, vår produsent av flatfjærer i Pennsylvania, med en av verdens mest avanserte avdelinger for konstantkraftfjærer.
Prosjektet utviklet seg til et 22 måneder langt ingeniørsamarbeid – et samarbeid som brakte komponentene våre helt til Mars-overflaten.
De tekniske utfordringene ved landingsstell for romfartøy
Utvikling av fjærer til NASAs Mars 2020-rover Perseverance skiller seg grunnleggende fra selv de mest krevende bruksområdene innen luft- og romfart på jorden. Komponentene må fungere feilfritt gjennom en levetid som begynner i det øyeblikket raketten forlater oppskytingsrampen, og som kan fortsette i flere tiår på Mars-overflaten.
Temperatur: ekstreme temperatursvingninger
Temperaturen på Mars-overflaten varierer fra −220 °F ved polene til +70 °F nær ekvator. Fjæringskomponentene må beholde dimensjonsstabiliteten og gi jevn mekanisk ytelse over en temperaturforskjell på nesten 265 °F, uten mulighet for ettersmøring eller justering. Materialvalg og spesifikasjoner for varmebehandling er avgjørende helt fra starten.
Vibrasjoner: belastning under oppskyting og støtdemping
Oppskytingen med Atlas V utsetter roveren for vedvarende vibrasjonsbelastninger over et bredt frekvensspekter. Fjærene må absorbere og overføre disse kreftene uten utmattingsbrudd eller varig deformasjon – et krav som forutsetter både nøyaktig geometri og grundig forståelse av hvordan det valgte materialet oppfører seg under syklisk belastning.
Vakuum: tilnærmet vakuum under ferden
Under den sju måneder lange ferden til Mars befinner roveren seg i vakuum i verdensrommet. Avgassing fra materialer, migrasjon av smøremidler og forskjeller i varmeutvidelseskoeffisienter er alle viktige tekniske problemstillinger. Hvert materiale i sammenstillingen må vurderes med tanke på vakuumkompatibilitet.
Terreng: uforutsigbare forhold på landingsstedet
Jezero-krateret på Mars består av områder med oppsprukket stein, fin regolitt og betydelige høydeforskjeller. Perseverances vippeboggioppheng (rocker-bogie) må hele tiden opprettholde jevn kontakt mellom hjulene og underlaget. Dette krever en fjærkraftprofil som forblir forutsigbar og lineær gjennom hele roverens bevegelsesområde.
Disse kravene påvirker hverandre. Et materiale som er velegnet med hensyn til temperatur, kan oppføre seg uforutsigbart i vakuum. En geometri som er optimalisert for å tåle oppskytingen, kan føre til en ulineær kraft som forstyrrer navigasjonen i terrenget. Utfordringen Lesjöfors' nettverk fikk i oppdrag å løse, var å håndtere alle fire kravene samtidig, uten mulighet for justering på stedet.
Materialvalg for ekstreme miljøer: en av Lesjöfors' spesialiteter
Før en eneste fjær kan vikles, må riktig materiale velges. På en ferd der komponentene ikke kan skiftes ut, er materialvalget en av de viktigste tekniske beslutningene.
For konstantkraftfjærer som skal fungere i atmosfæren på Mars, må materialet oppfylle flere motstridende krav samtidig:
- Tilstrekkelig flytegrense og utmattingsstyrke til å tåle vibrasjonene under oppskytingen og gjentatte utfoldingssykluser
- Dimensjonsstabilitet over et driftstemperaturområde på mer enn 265 °F
- Vakuumkompatibilitet uten avgassing eller migrasjon av smøremidler som kan forurense følsomme instrumenter
- Jevn elastisitetsmodul over hele driftstemperaturområdet, slik at kraften forblir forutsigbar
Rustfritt stålbånd av høy kvalitet, nøye spesifisert og innkjøpt med full materialsporbarhet, oppfylte disse kravene for Perseverance.
Utvikling av konstantkraftfjærer til NASAs Mars 2020-rover Perseverance
En konstantkraftfjær er et forspent bånd av flatt fjærmateriale som presisjonsvikles til en tett rull. I motsetning til en tradisjonell spiralformet trykk- eller strekkfjær, som genererer en kraft proporsjonal med nedbøyningen i henhold til Hookes lov, leverer en konstantkraftfjær en nesten jevn belastning over hele uttrekksområdet – et grunnleggende krav for en sekshjulet planetrover.
Perseverances vippeboggioppheng, den samme kinematiske konstruksjonen som ble validert på Curiosity, er utformet slik at alle seks hjulene kan beholde kontakten med underlaget samtidig når roveren passerer hindringer på størrelse med hjulenes egen diameter. Systemet fungerer helt passivt, uten aktuatorer eller aktiv styring. Balansen mellom hjulenes kontakttrykk mot underlaget og roverens masse håndteres utelukkende gjennom den mekaniske konstruksjonen.
Konstantkraftfjærene støtter systemet ved å levere den jevne og forutsigbare mekaniske funksjonen som den kinematiske kjeden i vippeboggiopphenget er avhengig av.
Utviklingsreisen: et 22 måneder langt samarbeid
Arven: 175 år med presisjonsteknikk – og én planet lenger unna
JPL valgte Lesjöfors' nettverk til dette prosjektet fordi ingeniørene våre har den inngående kunnskapen som kreves for å arbeide på spesifikasjonsnivå, produksjonspresisjonen som trengs for å overholde toleransene, og dokumentasjonsdisiplinen som slike krevende programmer forutsetter.
De forpliktet seg til en nesten to år lang felles utviklingsprosess – den typen samarbeid som bare fungerer når begge parter bidrar med reell teknisk kompetanse.
Mars-ferden med Perseverance er den fjerneste bruken av komponenter i nettverkets historie. Vi er sikre på at dette ikke blir siste gang komponentene våre brukes på et ekstraordinært sted.
Samme standard: alle bransjer, alle bruksområder
I mer enn 175 år har Lesjöfors utviklet fjærer og pressede komponenter for bruksområder der feil ikke er et alternativ. Den tekniske grundigheten som ble brukt på fjærene til Perseverance, gjenspeiler hvordan vi arbeider med alle bruksområder i alle bransjer.
Materialsporbarheten vår sikret at hvert bånd av rustfritt stål som ble brukt i Perseverances fjæring, kunne spores gjennom hele produksjonshistorikken. Den samme standarden gjelder for fjærer til implanterbart medisinsk utstyr og kritiske forsvarssystemer.
Prosessdokumentasjonen som oppfylte NASAs krav, tilsvarer dokumentasjonen kundene våre i regulerte bransjer er avhengige av. Testprogrammet som utsatte Perseverances fjærer for omfattende prøving før oppskytingen, er det samme som brukes for komponenter til offshore boreutstyr og tungt belastede bilfjæringer.
Mars økte innsatsen, men arbeidsmetodene som prosjektet krevde, var allerede etablert hos John Evans’ Sons som en del av Lesjöfors' nettverk.
Les merFjærer til norsk oljerigg
Lesjöfors utviklet en serie slitesterke trykkfjærer som er utformet for å redusere belastningen på boreutstyr (og dermed risikoen for brudd) til havs.
Les merInnovasjon i bilindustrien
Lesjöfors samarbeidet med Polestar for å designe og utvikle de banebrytende fjæringsfjærene til Polestar 2 BST edition 270 i begrenset opplag.
Les merInnovativ rampe for personer med nedsatt funksjonsevne
Å forbedre tilgjengeligheten starter med smart design. Se hvordan Lesjöfors gassfjærer muliggjør lettere, jevnere og mer brukervennlige ramper for personer med nedsatt funksjonsevne.
Finn ut mer om bransjene vi jobber med
Ressurser og støtte
- Lær mer om Lesjöfors
Om Lesjöfors
- Kontakt ekspertteamet vårt
Kontakt og støtte
- Utforsk vanlige spørsmål og råd
Vanlige spørsmål og tekniske råd