FUCHS i verdensrommet

Romfartsindustrien ser svært annerledes ut i dag enn for bare ti år siden. Det er slutt på at ekspedisjoner i verdensrommet kun er statlig finansiert. I dag konkurrerer private selskaper både i og utenfor romfartsindustrien om å utforske det ukjente med både store og små satellitter og romfartøy. Flere aktører, flere oppdrag og store konstellasjoner av satellitter betyr at behovet for innovative smøremidler til bruk i verdensrommet vil fortsette å øke.

Etter oppkjøpet av Nye Lubricants i 2020 er FUCHS’ produkter nå å finne både her på jorden og ute i verdensrommet. Nye Lubricants har i mer enn 65 år samarbeidet med ledende romfartsorganisasjoner om å utvikle nye, revolusjonerende smøremiddelløsninger. I februar 2021 landet robotkjøretøyet Mars Perseverance Rover på Mars og med det også en barrierefilm fra Nye Lubricants. Nyes smøremidler for verdensrommet har en lang historie – allerede i 1963 ble de for første gang brukt i verdensrommet på Mercury Mission. Nyes produkter har spilt en viktig rolle når det gjelder å beskytte komponenter på den internasjonale romstasjonen GOES-R Series Satellites og på James Webb Telescope, som ble skutt opp 25. desember 2021.

Smøremidler til bruk i verdensrommet blir ofte valgt for å forlenge levetiden på komponentene, beskytte optikken, forbedre styringen av bevegelser og hindre kontaminering. Å utvikle smøremiddelformuleringer som klarer alt dette i et så krevende miljø er ingen enkel oppgave.

Nyes utviklingsingeniører er nødt til å ha en inngående forståelse av hvordan applikasjoner fungerer i verdensrommet og hvordan det krevende miljøet påvirker smøremiddelets ytelse. «Ekstreme temperaturer, vakuum, lav utgassing, lav partikkelgenerering og lang levetid er egenskaper som må tas med i betraktningen når man formulerer et smøremiddel for verdensrommet, for å være sikker på at alle komponenter fungerer driftssikkert i hele bruksperioden», sier dr. Jason Galary, Nyes sjef for forskning, utvikling og innovasjon. En bil kan tas inn til service hvis en komponent ikke fungerer som den skal, men dette lar seg ikke gjøre med en satellitt. I romfartsoppdrag som har et budsjett på flere hundre millioner – eller til og med milliarder – dollar, er det ikke rom for å gjøre feil. Dette betyr at alle materialer som brukes, også smøremidlene, må valideres for å være sikker på at de fungerer driftssikkert i hele applikasjonens levetid.

Nyes lab Vacuum Aerospace and Semiconductor Test Laboratory (VAST) åpnet i 2019 og tilbyr et ekstremt kontrollert miljø utviklet spesielt for formulering og validering av smøremidler som skal brukes i vakuum. «Et av Nyes konkurransefortrinn er at vi kan etterligne romvakuum i våre spesialbygde testkamre», sier dr. Galary. I VAST-laboratoriets spesialkonstruerte testutstyr blir smøremidler og komponenter utsatt for ekstreme forhold tilsvarende dem som finnes i verdensrommet. I enkelte rigger, som Nyes Spiral Orbit Tribometer (SOT), kan man til og med teste kundenes egne komponenter for å simulere hvordan smøremiddelet vil fungere i en spesifikk applikasjon.

SOT-riggen ble bygget med utgangspunkt i en tribometrimetode som er utviklet ved NASA-Glenn Research Center. Ved hjelp av SOT-riggen kan ingeniørene forutsi den relative levetiden på et smøremiddel basert på antall omløpsbaner under et spesifikt friksjonsnivå. Testingen simulerer et trykklager, og resultatene gir en indikasjon på hvor mye smøremiddel som går med, nedbrytning og levetid. Siden testingen utføres under ultrahøyt vakuum og det er mulig å variere hvilke materialer som kommer i kontakt med hverandre, kan SOT-riggen gi en hel del informasjon om smøremiddelytelse som er kritisk for at oppdraget skal lykkes.

Kunnskapen man har fått når smøremidler har vært brukt i verdensrommet kan også være til nytte ved utvikling av smøremidler for halvledere. Utgassing og partikkelutvikling kan være et problem ved produksjon av halvledere, fordi det kan forurense presisjonskomponenter og ha negativ innflytelse på produktkvalitet og ytelse. Også her trengs det altså smøremidler som er rene, har lav utgassing og tåler vakuum.

I filmen «Lubricants in Space» blir det vist eksempler på smøremidler som er utviklet spesielt for bruk under de ekstreme forholdene som råder i verdensrommet.

Hvis optikken i fartøyet ikke fungerer optimalt, kan både oppdrag og mange års hardt arbeid settes i fare. Da NASAs ingeniører konstruerte Mars Curiosity Rover, var de bekymret for at smøremiddelet i lagrene i nærheten av mastkameraet skulle migrere etter en stund i verdensrommet. Migrering presser smøremiddelet bort fra lageret, noe som gir raskere slitasje slik at kameraets bevegelsesområde til slutt blir begrenset. For å beskytte optikken måtte NASA derfor finne et produkt som hindrer migrering av smøremiddelet. Produktet måtte fungere driftssikkert ved ekstremt lave temperaturer uten å bli utgasset. Når et produkt blir utgasset, kan det kondenserte materialet nemlig danne tåke på kameralinsen. «Vår NyeBar® Barrier-film hindret oljekryping og korrosjon på Mars Curiosity Rover. Produktet var faktisk så effektivt at NASA bestemte seg for å bruke det også i sin Mars Perseverance Rover,” sier dr. Galary.