5 Cara Vakum Menyumbang kepada Simulasi & Penyelidikan Angkasa 17 November 2020

Teknologi angkasa dan penyelidikan tidak akan wujud tanpa teknologi vakum. Tetapi, dengan kerja yang begitu kompleks, mudah untuk kehilangan pandangan tentang di mana (dan bagaimana serta mengapa) vakum memainkan peranan yang begitu penting. 

Ruang angkasa bermula pada ketinggian lebih daripada 100km di atas paras laut, kira-kira 2,200 satelit aktif sedang mengorbit Bumi. 

Satelit sangat berharga dan amat sukar untuk digantikan. Oleh kerana pembaikan di angkasa hampir mustahil, ujian wajib yang intensif dilakukan di Bumi sebelum pelancaran. Salah satu ujian yang paling penting untuk disimulasikan adalah bagaimana satelit berfungsi dalam vakum. 

Sebagai contoh, satelit dalam orbit geostasioner (‘GEO’, ketinggian 35,800km) berurusan dengan tekanan vakum dalam julat vakum ultra-tinggi yang rendah. Tekanan ini perlu disimulasikan melalui ujian, dan ujian ini sering dilakukan bersamaan dengan ujian kitaran suhu (ujian pengubah vakum terma).

Lebih penting lagi, setiap komponen juga diuji secara individu sebelum digabungkan ke dalam sistem, yang memerlukan ruang ujian dengan volume 1–1000 m3.

Propulsi elektrik membantu satelit mengekalkan, atau mengubah orbit mereka.

Pendorong ion xenon mempercepat ion, menetralkannya dan mengeluarkannya dalam bentuk jet untuk memposisikan semula satelit. Satu kelebihan utama berbanding sistem pendorong kimia adalah keupayaan untuk beroperasi dengan sama ada muatan yang lebih rendah atau masa operasi yang lebih lama. Daya dorong boleh mempercepat secara berterusan, dan untuk jangka masa yang jauh lebih lama berbanding dengan propulsi kimia konvensional. Ini bermakna perjalanan ke planet lain, seperti Marikh, mungkin akan berlaku pada masa depan.  

Tindak balas ion thruster ini perlu diuji untuk tempoh yang lebih lama dalam ruang vakum, di bawah keadaan angkasa. Oleh kerana ion thruster pemacu elektrik biasanya menggunakan Xenon, ujian vakum mesti memenuhi keperluan tertentu: mengepam Xenon bukanlah mudah! 

Teknologi vakum digunakan untuk membuat teleskop berfungsi. Sebagai contoh, ia membolehkan teleskop optik mencapai ketepatan tertinggi. 

Teleskop optik besar seperti VLT di Chile mempunyai cermin dengan diameter sehingga 10m.

Ini adalah disalut dengan lapisan perak yang memantulkan sehingga 99% inframerah. Oleh kerana cermin ini terdedah kepada atmosfera, lapisan ini akan merosot dari semasa ke semasa.

Teknologi vakum memainkan peranan penting dalam melapisi dan mengekalkan lapisan ini in-situ, di mana satu atau beberapa cryopump besar dengan kelajuan pam sekitar 30,000 l/s digunakan untuk sputtering DC di ruang besar di observatori.

Teknologi vakum juga memainkan peranan penting dalam teleskop radio, di mana vakum penebat menjaga peralatan tetap selamat.

Detektor gelombang graviti mencari gelombang graviti yang berasal dari peristiwa khas di angkasa lepas, seperti supernova, perlanggaran bintang neutron atau lubang hitam. Matlamat mereka adalah untuk membuktikan Teori Relativiti Umum Einstein, dan hipotesisnya mengenai kesinambungan ruang–masa. 

Aplikasi vakum memastikan pengesan yang mengesan lenturan jisim besar dapat beroperasi dengan ketepatan yang tepat, memainkan peranan dalam penyerapan getaran interferometer besar sepanjang 500–4000 m yang mengesan lenturan dianggarkan hanya 10-18 meter! 

Terdapat beberapa pengesan gelombang graviti di Bumi, termasuk Virgo di Itali, LIGO di Amerika Syarikat dan KAGRA di Jepun. Kita mungkin akan mempunyai pengesan di angkasa, pada masa depan. 

Untuk penyelidikan dan pembangunan teknologi seperti tangki bahan bakar, injap bahan bakar dan peranti untuk kapal angkasa, pampasan graviti yang lebih tepat diperlukan daripada apa yang dapat disediakan oleh penerbangan parabolik dalam pesawat.

Teknologi vakum menjadikan menara jatuh (atau tiub jatuh) yang mencapai keadaan graviti sifar ini mungkin.