Spazio

Dove nessun uomo è mai giunto prima...

Simulazione spaziale

Questa famosa frase si riferisce all'enorme estensione dello spazio e agli affascinanti oggetti che vi si possono trovare.

Leybold offre un'ampia gamma di tecnologie per il vuoto per l'esplorazione dello spazio. Le pompe per vuoto sono necessarie per simulare le condizioni dello spazio per testare le apparecchiature per missioni spaziali.

Lo spazio profondo, d'altra parte, deve essere studiato con l'aiuto dei telescopi. Il rivestimento di grandi specchi telescopici ottici è una tecnica essenziale della quale fanno obbligatoriamente parte anche i sistemi di pompe per vuoto.

L'unica possibilità di evacuare camere per vuoto su larga scala in un lasso di tempo ragionevole in condizioni di pulizia è l'uso di pompe criogeniche. Leybold, con esperienza nella tecnologia del vuoto dal 1850 e, da molti anni, anche nella criogenia, da diversi decenni fornisce camere per vuoto di grande volume per la simulazione dello spazio e rivestimenti per gli specchi. A tale scopo, vengono fornite non solo pompe, ma anche vacuometri, rilevatori di perdite e raccordi.

Sistemi di simulazione spaziale

Le camere di simulazione spaziale sono sistemi utilizzati per ricreare le condizioni ambientali che i veicoli spaziali sperimentano nello spazio. Servono inoltre per qualificare i componenti e i materiali utilizzati nei veicoli spaziali. Le camere di simulazione spaziale sono in grado di analizzare il comportamento del sistema, valutare l'equilibrio termico e verificare le funzionalità per garantire il successo della missione e la sopravvivenza.

Se le apparecchiature spaziali si guastano durante una missione, è quasi impossibile ripararle.
Un errore di questo tipo potrebbe causare costi astronomici e, di conseguenza, i produttori di attrezzature spaziali stanno compiendo un grande sforzo per testare i propri prodotti, fintanto che si trovano sulla terra.

I viaggi nello spazio, i satelliti scientifici e commerciali, la ricerca extraterrestre come la missione Rosetta dell'ESA o il rover marziano Opportunity della NASA possono avere successo solo se tutti i materiali, i componenti e i dispositivi interessati vengono testati con successo in condizioni di vuoto alto e ultra alto. Le dimensioni delle camere di simulazione dello spazio variano da pochi litri, per il test di schede PCB di piccole dimensioni, a diverse migliaia di metri cubi, per la dimostrazione della compatibilità spaziale di veicoli spaziali completi. Tuttavia, anche l'osservazione dello spazio dalla terra richiede spesso il vuoto, ad esempio per il rivestimento degli specchi dei telescopi. Le temperature estreme nello spazio variano spesso da -200 °C a +150 °C.

Tutti i prodotti per le missioni spaziali devono resistere a queste condizioni. Le camere di simulazione spaziale sono dotate di pompe per vuoto e di un riparo per disaccoppiare termicamente l'attrezzatura di test dall'ambiente circostante.

I riscaldatori elettrici all'interno della camera simulano le condizioni di temperatura nello spazio. L'apparecchiatura per il vuoto deve resistere alla radiazione termica risultante. La serie COOLVAC, costituita da pompe criogeniche con la massima stabilità termica sul mercato, garantisce un'elevata tolleranza contro tali effetti.

La velocità di pompaggio richiesta di un sistema per vuoto è determinata da diversi parametri, quali dimensioni della camera, velocità di desorbimento e materiali utilizzati.

Inoltre, le tenute definiscono il tasso di perdita totale che limita la pressione finale raggiungibile. Quando si utilizzano gas di processo, la pressione di esercizio desiderata è fondamentale. In base a questi requisiti, Leybold configura un sistema per vuoto appropriato composto da pompe criogeniche, pompe turbomolecolari e corrispondenti pompe di pre-vuoto.

Soluzione ottimizzata per il test di propulsori ionici

Oggi, la propulsione elettrica è la parola chiave per il movimento dei veicoli spaziali al di fuori della nostra atmosfera, oltre la quale si entra nel vuoto alto dello spazio.

Rispetto ai sistemi di propulsione chimici, la propulsione elettrica ha il vantaggio che il materiale del propulsore non deve necessariamente resistere alle alte temperature.
La propulsione elettrica utilizza particelle ionizzate, di solito xeno, accelerate da un campo elettrico. Lo xeno ha la massa più elevata di tutti i gas nobili stabili. Pertanto, produce una grande spinta per particella. Gli avanzati propulsori allo xeno emettono un flusso di gas compreso tra 0,1 e 10 mg/s.

Per mantenere un'elevata pressione di vuoto a questo flusso, nelle camere di test del propulsore, è necessaria un'elevata velocità di pompaggio, spesso nell'intervallo tra 10.000 e 100.000 l/s, per lo xeno. Il vantaggio, da un lato, di una grande massa per la propulsione, rappresenta, dall'altro, una sfida enorme per le pompe per vuoto.

Abbiamo sviluppato una soluzione criogenica ottimizzata e semplice per il pompaggio dello xeno.

Una testa fredda COOLPOWER raffredda un disco metallico a temperature criogeniche che congelano lo xeno allo stato solido su questo cryopanel.

Questa soluzione fornisce una velocità di pompaggio nominale superiore a 10.000 l/s per lo xeno. Prima del test del propulsore, pompe turbomolecolari e pompe di pre-vuoto a secco consentono solitamente di ottenere condizioni di vuoto alto. Durante il test del propulsore, queste rimuovono i gas, provenienti, ad esempio, dalle perdite esterne, che non possono essere rimossi dal cryopanel, dal momento che questo si trova a una temperatura ottimizzata per il pompaggio del gas xeno.