借助FAULHABER電機和系統的精度，繪制宇宙中的恒星、星系和黑洞

該任務(wù)為銀河維度：在接下來(lái)五年里，SDSS V計劃觀(guān)察400萬(wàn)顆恒星和30萬(wàn)個(gè)黑洞，分析光譜和物質(zhì)組成，重構宇宙發(fā)展歷史，并驗證銀河系誕生的物理模型。除此之外，北半球和南半球的兩臺大型光學(xué)望遠鏡將用于這一大型國際項目。利用光纖收集來(lái)自天體的光。每根光纖的精密對準由500個(gè)小型機器人完成，這些機器人由FAULHABER電機驅動(dòng)。 

SDSS是指“斯隆數字巡天”，是來(lái)自世界各地的天體物理學(xué)家的合作聯(lián)盟。在過(guò)去的一年里，他們已經(jīng)展示了最大的宇宙3D地圖，這代表了天文學(xué)研究的一個(gè)里程碑。借助無(wú)數望遠鏡和其他科學(xué)儀器，研究人員正致力于眾多項目的工作。

最新的是SDSS V，它旨在理解外層空間物理過(guò)程方面實(shí)現再一次質(zhì)的飛躍。該項目將使“在光學(xué)和紅外光譜的不同天文時(shí)間維度上對整個(gè)天空的首次光譜觀(guān)測”成為可能。目標總計達600多萬(wàn)。

行星是如何形成的
這項工作的目標之一是重構我們的母星系銀河系的歷史。此外，研究人員計劃追溯化學(xué)元素的形成、解密恒星的內部運作、考察行星的形成、并解答許多關(guān)于黑洞的懸而未決的疑問(wèn)。

另一個(gè)目標是繪制比以前精確一千倍的銀河系星際氣體質(zhì)量地圖，以描述“銀河生態(tài)系統的自我調節機制”。與黑洞和測量銀河系有關(guān)的數據將由以下兩臺大型望遠鏡收集：新墨西哥州的阿帕契點(diǎn)和智利的拉斯坎帕納斯。

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的天體物理學(xué)教授Jean-Paul Kneib解釋說(shuō)：“通過(guò)北半球和南半球的雙重視角，我們可以從各個(gè)方向觀(guān)察天空?！拔覀冊谥暗腟DSS項目中也使用了這兩個(gè)望遠鏡。得益于SDSS V項目，我們現在在觀(guān)測效率和收集的數據量方面取得了實(shí)質(zhì)性飛躍?！?/p>

發(fā)現超新星
放置在望遠鏡中的是瞄準宇宙中特定目標的光纖?？梢跃苡^(guān)察和分析單個(gè)恒星或黑洞的發(fā)光吸積盤(pán)?！耙郧?，我們必須為每個(gè)不同的觀(guān)察任務(wù)制作特殊的板。每個(gè)板均需數周時(shí)間準備。然后手工將光纖固定在板上，這是一個(gè)非常復雜和耗時(shí)的過(guò)程，”Jean-Paul Kneib報告說(shuō)。

有了專(zhuān)門(mén)為SDSS V項目開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，光纖的重新排列只需要不到一分鐘而非以前的數周。因為現在光纖是通過(guò)兩臺望遠鏡中的500臺小型機器（天文學(xué)家稱(chēng)之為“機器人”）來(lái)調節。這也能夠讓研究人員對未預料到的宇宙事件立即做出反應。

例如，如果其他望遠鏡發(fā)現了當前的事件，如超新星，其中一個(gè)光學(xué)元件可以立即與它對準，幾乎無(wú)延遲。這使得能夠在超新星發(fā)展的時(shí)間跨度內對物理化學(xué)過(guò)程進(jìn)行詳細分析，這是以前使用此類(lèi)儀器無(wú)法實(shí)現的。

具有微米級精度
每個(gè)小機器人都由兩個(gè)細長(cháng)的圓柱體組成，圓柱體縱向排列，前端有一個(gè)彎曲的延伸部分。后面較厚的圓柱體固定在望遠鏡的板上。它形成α單元，并轉動(dòng)機器人的中心軸。偏心安裝在前面的是測試單元。它同樣以圓形路徑移動(dòng)彎曲端的光纖尖端。

通過(guò)這兩種軸向運動(dòng)的結合，光纖尖端可以在圓形區域內自由定位。其中一個(gè)機器人覆蓋的每個(gè)圓與相鄰單元的圓部分重疊。在望遠鏡的探測范圍內，天空的每個(gè)點(diǎn)都可以自動(dòng)瞄準。

三根光纖在小型機器人中排列。一根是為可見(jiàn)光光譜設計的，另一根是為紅外光譜設計。第三根用于校準。在其幫助下，光纖尖端分三步移動(dòng)到位，精度僅為幾微米：在第一次粗略對準中，兩個(gè)電機轉動(dòng)，直到用于觀(guān)察的光纖對準目標，平均偏差為50微米。望遠鏡中的攝像頭指向機器人的前端，現在可以檢測校準光纖的尖端并測量其位置。在兩個(gè)進(jìn)一步的定位步驟中，機器人頭部然后以誤差小于5微米的精度移動(dòng)到位。

更快地研究
Jean-Paul Kneib解釋道：“因為我們通過(guò)自動(dòng)校準節省了大量的時(shí)間，我們可以觀(guān)察更多的物體，并進(jìn)行相應的大量單獨測量”?！斑@種效果通過(guò)高精度提升到了更好的效果。光纖的直徑為100微米。其也與擊中望遠鏡的觀(guān)測宇宙物體的光斑直徑一樣大。這兩個(gè)小表面越精確地對齊，我們測量的光輸出就越大，我們獲得有效結果的速度就越快?！?br/>
FAULHABER的電機和齒輪頭以及FAULHABER子公司MPS專(zhuān)門(mén)為此應用開(kāi)發(fā)的機械裝置提供了這種極高精度的技術(shù)先決條件。兩個(gè)機器人軸由1218的無(wú)刷直流伺服電機驅動(dòng)...α軸和0620的B系列...B代表β軸。型號名稱(chēng)的前兩位數字表示微型驅動(dòng)器的直徑：12毫米和6毫米。它們的力通過(guò)合適的行星齒輪傳遞給機器人機構。此處使用的機器人結構由MPS開(kāi)發(fā)建造。集成編碼器向控制器報告電機的旋轉位置。

無(wú)間隙精度
MPS組件設計負責人Stefane Caseiro解釋道：“為了達到要求的精度，我們必須消除系統中的反沖”。工程師們通過(guò)用夾具連接代替傳統的齒輪頭軸和機器人機械軸之間的聯(lián)軸器，并通過(guò)安裝壓縮彈簧使齒輪頭無(wú)間隙來(lái)實(shí)現這一點(diǎn)。這位MPS工程師回憶：“僅僅找到合適的彈簧便耗時(shí)數月”。

為這項技術(shù)開(kāi)發(fā)尋找了合適的合作伙伴，這為Kneib教授團隊節省了時(shí)間。這位天體物理學(xué)家稱(chēng)：“全世界甚至沒(méi)有幾家制造商能夠生產(chǎn)出質(zhì)量和耐用性都符合要求的微電機”?！爱斎?，FAULHABER在我們邀請報價(jià)的公司決選名單上。在之前的一個(gè)項目中，我們與MPS的合作非常成功。當然，與這些專(zhuān)家離得近也是優(yōu)勢之一——從洛桑的大學(xué)到比爾的MPS只有一個(gè)半小時(shí)的車(chē)程。除了卓越的質(zhì)量和良好的合作經(jīng)驗之外，一個(gè)非常有決定性的依據是，FAULHABER及其子公司MPS有能力從單一來(lái)源提供我們所需的一切?！?/p>

大型望遠鏡中的小機器人

企業(yè)介紹：來(lái)自德國舍奈希的驅動(dòng)技術(shù)專(zhuān)家
FAULHABER 致力于高精度小型和微型驅動(dòng)系統、伺服組件以及最高輸出功率250瓦的驅動(dòng)電子部件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售。其中包括客戶(hù)定制的專(zhuān)用解決方案以及范圍齊全的標準化產(chǎn)品，例如無(wú)刷電機、直流微電機、編碼器和運動(dòng)控制器。FAULHABER 品牌在全球被公認為復雜和嚴苛應用領(lǐng)域的高品質(zhì)和高可靠性的象征，如醫療技術(shù)、工廠(chǎng)自動(dòng)化、精密光學(xué)、電信、航空航天和機器人技術(shù)。從224 mNm持續扭矩的強大直流電機到外徑為1.9 mm的精巧微型驅動(dòng)，FAULHABER標準系列有超過(guò)2500萬(wàn)種組合，為特定應用帶來(lái)最佳驅動(dòng)系統。與此同時(shí)，這種技術(shù)上的“構造組合”也是調整解決方案的基礎，從而讓我們能夠設置各種特殊版本來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)的具體需求。