Cómo funciona: tecnología de vacío para cámaras de simulación espacial 7 de agosto de 2020
4 MIN READ
Para simular las condiciones espaciales en la Tierra, los ingenieros aeroespaciales deben tener acceso a condiciones de baja presión similares. Las cámaras de vacío de simulación espacial utilizadas para probar satélites de varios millones de dólares y otros objetos destinados a la órbita deben cumplir estrictos requisitos.
¿Por qué son tan importantes las pruebas?
Una vez lanzado, la reparación de un satélite se vuelve mucho más difícil. Por lo tanto, es fundamental probar un satélite al vacío antes de su lanzamiento.
Los ingenieros prueban los satélites en varios escenarios que implican condiciones de muy baja presión (niveles de vacío alto y ultraalto).
Pruebas de cámara de vacío térmico
La evacuación de las cámaras de vacío térmico requiere un proceso de dos etapas. En primer lugar, los operarios bombean el aire. A continuación, bombean los gases liberados de las paredes y los objetos de prueba. El tiempo de evacuación puede durar un día o más, dependiendo del tamaño y el diseño del satélite.
Ensayos de cambio de temperatura
Los satélites experimentan temperaturas extremas a medida que orbitan. Para esta prueba, los ingenieros necesitan acceso a una presión de alto vacío (HV) de al menos 1 x 10-6 mbar o inferior dentro de una cámara de vacío térmico.
Ensayo de viento
La tecnología de cámara de vacío térmico es bastante potente. Algunas cámaras de prueba de vacío térmico pueden incluso simular el viento solar. El volumen de estas cámaras especializadas es de hasta 10.000 m³.
Notas sobre la comprobación de la cámara de vacío térmico
Además de probar el propio satélite, cada componente se prueba individualmente antes de su integración en el sistema. Esto requiere cámaras de prueba más pequeñas de 1 a 100 m³ de volumen.
Hace unas décadas, las grandes bombas de difusión de aceite y los paneles refrigerados por helio eran estándar. Hoy en día, los sistemas de vacío modernos y exentos de aceite son imprescindibles para las pruebas de cámara de vacío térmico. Las bombas criogénicas refrigeradas por frigorífico son típicas para los niveles de alto vacío necesarios para un funcionamiento limpio.
Pruebas de propulsores de iones
Para mantener o desplazar sus órbitas, los satélites requieren un reposicionamiento frecuente, más comúnmente mediante propulsión eléctrica moderna. Los propulsores de iones aceleran los iones (a menudo del gas inerte pesado xenón), los neutralizan y los expulsan en un chorro.
Los propulsores de iones permiten una carga útil más ligera o un tiempo de funcionamiento más largo.
Prueba de estabilidad a largo plazo de la cámara de xenón
La gran capacidad y el diseño optimizado de las cámaras de bombeo criogénico ayudan a reducir los costes generales y permiten realizar pruebas de estabilidad a largo plazo.
Los propulsores de iones deben probarse durante largos períodos en una cámara de vacío en condiciones espaciales, incluida la presencia del gas xenón que emitirá el satélite. Para lograr un flujo de gas a presiones de 10 x 10-5 mbar o inferiores, la cámara debe admitir velocidades de bombeo de entre 10 000 l/s y varios 100 000 l/s.
El xenón no es fácil de bombear: su baja conductividad térmica puede sobrecalentar las bombas turbomoleculares durante la compresión. Además, su sustancial peso molecular causa una mala conductividad del deflector y la válvula, lo que puede reducir la velocidad de bombeo de las bombas criogénicas y de difusión en más de un 50 %. Afortunadamente, la TURBOVAC i de Leybold se diseñó para superar estos retos.
Para lograr la enorme velocidad de bombeo necesaria para la simulación espacial en presencia de xenón, se añaden paneles fríos a la cámara. Los paneles se enfrían a temperaturas inferiores a 50 K mediante enfriadores criogénicos de una etapa. El gas xenón se condensa directamente en los paneles del interior de la cámara de vacío.
El potencial para realizar pruebas de estabilidad ampliadas y exhaustivas es claro. Un pequeño panel criogénico de 600 mm de diámetro tiene una velocidad de bombeo de 16 000 l/s dentro de la cámara con pérdidas de conductividad cero, ya que está expuesto directamente en la cámara. Esta cifra aumenta exponencialmente con cada panel de bomba adicional.
Las cámaras de simulación espacial son clave para el vuelo espacial
Sin la capacidad de simular las condiciones espaciales antes del lanzamiento, los vuelos espaciales no serían posibles, ya que la comprensión del comportamiento en el espacio requiere algunas pruebas en ese entorno.
La simulación espacial es una aplicación crítica de la tecnología de vacío avanzada.
- Nuestros productos
- Artículos relacionados
- Artículos informativos
Nuestros productos
Muchos de los sistemas de vacío que diseñamos y construimos están hechos a medida para su propósito
Artículos relacionados
Muchos de los sistemas de vacío que diseñamos y construimos están hechos a medida para su propósito
