Mars Rover Spirit und Opportunity

[mcnoch]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Ganz so ist es nicht, die Räder bzw. ihre Antriebe sind die mechanisch am stärksten verschlissenen Teile und werden intensiv beobachtet und z.B. durch Rückwärtsfahren geschont. Größere mechanische Schäden an den Rädern selber sind bislang ausgeblieben, was aber auch an der Beschaffenheit des Marsbodens in der Region von Opportunity liegt. Curiositys Räder haben da schon deutlich mehr abbekommen.

 

[Wotan]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Hallo,
Curiositys Räder kenne ich eigentlich ganz gut, kann ja mal einen Beitrag unter Curiositys über dessen Räder veröffentlichen.
Ich hätte gerne mehr Informationen über die Opportunity Räder, Aufbau und Verschleiß um die Weiterentwicklung zu verstehen.

Grüße
Wotan

 

[mcnoch]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Vielleicht ist dann dieser Link und die darauf enthaltenen Videos ganz interessant.
http://mars.jpl.nasa.gov/mer/spotlight/wheels01.html

 

[Wotan]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

danke für den Link, wird verwendet.

Grüße
Wotan

 

[Wotan]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Die beiden Rover Spirit und Opportunity sind baugleich.
1,6 m lang, bis 1,5 m hoch und 185 kg schwer,
besitzen sechs unabhängig voneinander angetriebene Aluminium Räder von jeweils 26 cm Durchmesser. Die vorderen und hinteren Räder können einzeln auch noch um eine senkrechte Achse gedreht werden. Der Rover erreicht Geschwindigkeit 5cm/s (0,18km/h) und bleibt alle 10 Sekunden stehen und überprüft die Umgebung auf Gefahren bevor er weitere 10 s fährt.

(Ja ich weiß Spirit hat sich schon abgemeldet.)

Grüße
Wotan

 

[Wotan]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Die Räder bestehen aus Hochfesten Aluminium 7075 und wurden aus dem vollen gefertigt.
Der Rohling war ein Stangenmaterial mit 11-inch Durchmesser und 25 kg Gewicht nach 25 Stunden Maschinenbearbeitungszeit war das nun 1 kg schwere Rad fertig.

Andere Fertigungsverfahren für Alu-Räder sind:
Guß-Räder, es wird eine Gußform (Kokille) mit einer geschmolzenen Aluminiumlegierung befüllt und nach dem abkühlen wird die Gußform entfernt und das Rad fertig bearbeitet.
Geschmiedete Räder, eine hochfeste Aluminiumlegierung wird unter hohem Druck zwischen zwei Werkzeugen in mehreren Schritten, durch spanlose Umformen, in die gewünschte Form gebracht.

Der freie Raum zwischen den 8 Spiralspeichen wurde mit Schaumstoff gefüllt damit sich keine Steine verklemmen können. Die nach außen gewölbt Lauffläche ist weniger als 1mm Dick und wird durch gerade verlaufende Profilrippen verstärkt. Das Drehmont wird über die Spiralspeichen in die Radaußenseite eingeleitet.

Grüße
Wotan

 

[Wotan]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Konstruktionsanalyse der Räder von den Rover Spirit und Opportunity.

Die Räder bestehen aus Hochfesten Aluminium 7075 und wurden aus dem vollen gefertigt.
Der Rohling war ein Stangenmaterial mit 11-inch Durchmesser und 25 kg Gewicht nach 25 Stunden
Maschinenbearbeitungszeit war das nun 1 kg schwere Rad fertig.
Die Radlauffläche ist zweifach gewölbt, neben der normalen Rundung durch den Raddurchmesser ist diese Lauffläche
nochmals quer zur Drehrichtung gewölbt das ergibt eine besondere Stabilität der Fläche. Die eigentliche Lauffläche ist weniger als 1mm dick.
Die beiden verstärkten Kreisringe an der Innen- und Außenseite, verbunden durch die Profilrippen und der Radlauffläche, geben dem Rad seine Stabilität.
Wobei das Drehmont über die Spiralspeichen in die Radaußenseite eingeleitet wird. 12 kleine Schrauben verbinden das Rad mit der Antriebseinheit.



Das Bild zeigt das Rad und die Draufsicht auf die Radaußenseite mit
Spiralspeichen und Befestigungsflansch.
Bildquelle: Eigenerstellung durch Wotan.



Schnitt A-A
zeigt einen Schnitt durch die Lauffläche längs zur Fahrtrichtung und schneidet somit die Profilrippen.
Maßstab: Das abgebildete Quadrat hat die Kathetenlänge von 1cm entspricht also der Fläche von 1cm2, der Kreis hat den Durchmesser von 1 Euro.
Die Lauffläche zwischen den Profilrippen ist relative klein.
Bildquelle: Eigenerstellung durch Wotan.

Grüße
Wotan

 

[mcnoch]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Und was hast du mit diesen Erkenntnissen vor? Kriegen wir bald noch einen Rover, über den wir berichten können?

 

[Wotan]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

... Kriegen wir bald noch einen Rover, über den wir berichten können?

Nein gibt keinen neuen Rover.

Will nur die Roverräder vergleichen um zu verstehen wieso die Curiositys Räder so stark verschleißen.
Vergleichen kann ich nur was ich kenne deshalb schaue einmal etwas genauer auf die Opportunity Räder.

Grüße
Wotan

 

[Wotan]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Konstruktionsanalyse der Räder von den Rover Spirit und Opportunity.




Schnitt B-B,

zeigt einen Schnitt durch die Lauffläche quer zur Fahrtrichtung, die Wölbung der Radfläche ist gut zu erkennen.
Die Profilrippe verläuft quer zur Fahrtrichtung und endet in den inneren und äußeren Kreisringen und bildet eine stabile Verbindung von
der Radaußenseite zur Radinnenseite. Die Spiralfedern enden in den Kreisring auf der linken Seite, hier wird die Gewichtskraft und
das Drehmoment in die Radlauffläche eingeleitet. Später im Vergleich mit den Curiosity-Rädern werde ich diese Kräfte und deren verlauf einzeichnen.
Bildquelle: Eigenerstellung durch Wotan.

Grüße
Wotan

 

[mcnoch]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Opportunity ist mit kleinen Untersuchungen hier und da derzeit auf dem Weg ins sog. "Marathon Valley", wo man eine Vielzahl von Ablagerung an Ton-Mineralien erwartet.
Der Rover wird aber derzeit von einer ungewöhnlichen Häufung von Computer-Resets geplagt. Alleine Mitte August gab es drei Resets des Flash-Speichers, was jedesmal auch zu einem Stop der Onboard Master Sequence in seinem Zentralrechner und damit Abbruch alle Aktionen führt. Dank eines schnellen Eingreifens des Rover-Kontroll-Teams hält sich der Zeitverlust durch diese Störungen noch in Grenzen. Man muss jetzt aber bald eine Lösung für das Problem finden, sonst wird die Brauchbarkeit des Rovers stark eingeschränkt sein.

 

[Wotan]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Spirit
Probleme der Räder und des Antriebs:
Juni 2004 nach 3,5 km zurückgelegten Fahrweg, erhöhter Stromverbrauch im rechten vorderen Rad.
März 2006 das rechte Vorderrad blockiert endgültig, jetzt muß der Rover rückwärts fahren und das blockierende Rad hinter sich her schleifen.
Elektro Radantrieb: Ein einfacher elektrischer Radantrieb besteht aus einem E-Motor, Getriebe, Kugellager und Rad, es gibt keine Kupplung,
Leerlauf oder Freilauf. Bleibt der Motor oder eine andere Komponente stehen steht auch das Rad.
Mai 2009 hat sich der Rover festgefahren, 3 der lenkbaren Außenräder waren im Sand versunken nur das blockierende vordere rechte Rad stand auf festen Grund.

Am 26. Januar 2010 wurde das Ende der Befreiungsbemühungen verkündet.
Die Solarzellen konnten nicht mehr ausreichen zur Wintersonne ausgerichtet werden.
(30. März 2010)Verbindungsabbruch (Low Power Modus)
Im Mai 2011 wurde Spirit aufgegeben.

Opportunity
der Rover hat auch Probleme mit dem rechten Vorderrad, erhöhter Stromverbrauch wie bei Spirit.
Die Lenkung des rechten Vorderrads ist blockiert und steht auf 8° nach links. Der Rover fährt überwiegen rückwärts,
dabei ist der Drehwiderstand des rechten Vorderrads geringer.
Alle Räder drehen sich, über 40 km und über 10 Jahre, Opportunity läuft und läuft und läuft...

Opportunity und Spirit sind die Räder und die Radlaufflächen in Ortung, Probleme liegen im Antriebssystem Motor Getriebe Lager oder Steuerung.

Grüße
Wotan

 

[mcnoch]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Dafür, dass sie nur 6-12 Monate laufen sollten, haben aber auch die anderen Komponenten gut gehalten.

 

[Wotan]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Ja bei Opportunity läuft alles recht gut, hoffentlich bekommt man das Speicherproblem bald in den griff.
Alzheimer wäre blöd, da kann er laufen weiß aber nicht mehr wohin.

Der erste Härtetest war der Raketenstart selbst, beim Start müssen alle Geräte die extremen Erschütterungen unbeschadet überstehen.
Dann war da noch die Hüpfball Landung (Airbags). Dann die großen Temperaturschwankungen.
Das muß alles vorher geplant und designt werden, Respekt vor dieser Leistung.
Was ich mache, hinterher einige Fehler im System suchen das ist einfach.
Drücken wir die Daumen das sich die Räder von Opportunity noch lange drehen.

Grüße
Wotan

 

[mcnoch]

AW: Mars Rover Spirit und Opportunity

Um die jetzt sehr oft kommenden Resets des Bordcomputers durch Probleme mit dem Flash-Speicher zu beheben, soll der Flash-Speicher einmal komplett neu formatiert werden. Dabei würde nicht nur der Speicher einmal komplett wieder in einen einheitlichen Zustand versetzt, sondern auch solche Speicherzellen identifiziert werden, die mittlerweile fehlerhaft geworden sind und daher die Daten nicht mehr korrekt speichern würden und so zu den Problemen führen würden. Die Vermutung, dass der Flash-Speicher die Ursache der Störungen ist, wurde bereits Mitte August durch Tests mit Prüfsummen in bestimmten Speicher-Bereichen bestätigt. Daraufhin hatte man die Tagespläne für den Rover gestoppt, damit man den Rover in einem kontrollierten Zustand hält und der nächste Absturz nicht in einer gefährlichen Lage passiert. Bei 12 Resets allein im August und damit gut 12 Tagen Verlust, ist derzeit eh nicht wirklich an eine wissenschaftliche Arbeit oder größere Fahrbewegungen zu denken.

Die Re-Formatierung wird in den nächsten Tagen stattfinden, sobald alle Daten aus dem Speicher zur Erde zurückgefunkt worden sind. Danach wird sich der Rover in einen Modus versetzen, der keinen Zugriff auf den Flash-Speicher benötigt. Ende August hat man den Rover bereits mit einem neuen Kommunikationsplan für die nächsten Wochen versorgt, der nicht nur feste Kommunikationsfenster vorsieht, sondern bis zum erfolgreichen Abschluss der Formatierung und des Restarts des Rovers die im Datendurchsatz begrenzte Low-Gain-Antenne statt der X-Band-Antenne nutzen wird, dafür erhält man eine höhere Verlässlichkeit in der Kommunikation. Für Opportunity ist dies das erste Mal, Spirit hatte diese Prozedur vor fünf-Jahren schon einmal durchlaufen, nachdem auch bei ihm der Flash-Speicher als Ursache für eine Reihe von Problemen mit verlorenen Daten und Reboots identifiziert worden war.

 

[mcnoch]

Die Reformatierung des Flash-Speichers des Rovers war offensichtlich erfolgreich. In den zehn Tagen seit dem Ende der Prozedur ist es zu keinen weiteren Speicher-Fehlern mehr gekommen. Die Prozedur zog sich planmäßig über mehre Tage hin. Analysen zeigten, dass durch den Formatierungsprozess gut 1% der Speicherbereiche als schadhaft erkannt und für die weitere Verwendung ausgeschlossen wurden.

 

[Wotan]

schön das die Reformatierung des Flash-Speichers geklappt hat, 1% Verlust das ist verkraftbar.

Dann ist der aktuelle Rover Stand:
Spirit hat seine Räder im Sand vergraben da rührt sich nichts mehr.
Opportunity ist wieder einsatzfähig mit leichten Einschränkungen.
Curiosity weiterhin einsatzfähig aber hier bereiten die Räder Sorgen.

Hier eine Auflistung über meine bisherigen Untersuchungen der Rover Räder:

Inhaltsverzeichnis​

Mars Rover Spirit & Opportunity	[post=2052286]Opportunity und seine Räder:[/post]
	[post=2053062]Opportunity und seine Räder: Schnitt B-B[/post]
	[post=2053468]Opportunity&Spirit, Probleme der Räder und des Antriebs:[/post]
	[post=2059852] [/post]
Rover Curiosity und seine Räder	[post=2059852]Gewichtsverteilung:[/post]
	[post=2060617]Die Curiosity Radkonstruktion:[/post]
	[post=2059852] [/post]

Grüße
Wotan

 

[mcnoch]

Das kürzlich vom Rover erstellte Panorama von "Wdowiak Ridge" gibt es hier in drei Varianten zu sehen.

http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=4341

 

[Wotan]

Komet Siding Spring:

Hallo,

hier gibt es jetzt kommentierte Bilder von Opportunity,

http://mars.nasa.gov/news/whatsnew/index.cfm?FuseAction=ShowNews&NewsID=1738

Quelle: Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
Alle Bilder Bildquelle: NASA/JPL-Caltech

Grüße
Wotan

 

[mcnoch]

Opportunity hat den lokalen Staubsturm Ende Oktober offensichtlich gut überstanden, die Stromproduktion ist wieder bei über 500 Wattstunden angelangt. Die Photovoltaik-Flächen haben zwar eine etwas höhere Staubablagerung zu verzeichnen, aber mit 71 % ist der Wert weiterhin sehr gut, wenn auch nicht mehr bei den 91% vom Ende Mai. Der Tau-Wert der Atmosphäre liegt derzeit bei 1,359. Während so eines Staubsturmes kann der Tau-Wert auf bis zu 4 fallen. An einem normalen klaren Tag liegt er bei etwa 1.

Der Rover hat sich mittlerweile aus dem "Ulysses Krater" herausmanövriert. Aufgrund der starken Steigung und des lockeren Unterbodens war er am 31. Oktober zunächst ins Rutschen gekommen, konnte aber am 3. November mit einer etwas geänderten Route die Kraterrandzone verlassen und bewegt sich jetzt auf sein nächstes Zielgebiet zu, dem "Marathon Valley". Bis dahin sind es ca. 1,6 km. Bislang hat der Rover 40,95 km zurückgelegt, es ist also ein durchaus ordentliche Fahrstrecke.

In der Zwischenzeit wurde auch ein verbessertes Diagnose-Tool ins Bord-System geladen, welches bei Speicherausfällen die Analyse unterstützen soll.