Cinco formas en que el vacío contribuye a la simulación e investigación espacial 17 de noviembre de 2020
La tecnología espacial y la investigación no estarían en ningún lugar sin la tecnología de vacío. Pero, con un trabajo tan complejo, es fácil perder de vista dónde (y cómo y por qué) el vacío desempeña un papel tan importante.
Sistemas de vacío para la simulación espacial
El espacio comienza a una altitud de más de 100 km sobre el nivel del mar, unos 2200 satélites activos están orbitando la Tierra.
Los satélites son extremadamente valiosos e increíblemente difíciles de sustituir. Dado que las reparaciones en el espacio son casi imposibles, se realizan pruebas obligatorias intensivas en la Tierra antes del lanzamiento. Una de las pruebas más importantes a simular es cómo funciona el satélite en vacío.
Por ejemplo, los satélites en órbita geoestacionaria ("GEO", 35 800 km de altura) se enfrentan a presiones de vacío en el rango de vacío ultra bajo. Estas presiones deben simularse mediante pruebas, y estas pruebas a menudo se realizan junto con pruebas de ciclo de temperatura (pruebas de intercambiador de vacío térmico).
Además, cada componente también se prueba individualmente antes de su integración en el sistema, lo que requiere cámaras de prueba con volúmenes de 1-1000 m3.
Sistemas de vacío para propulsión eléctrica
La propulsión eléctrica ayuda a los satélites a mantener o cambiar su órbita.
Los propulsores de iones de xenón aceleran los iones, los neutralizan y los expulsan en un chorro para reposicionar el satélite. Una ventaja clave sobre los sistemas de propulsión química es la capacidad de trabajar con una carga útil más baja o un tiempo de funcionamiento más largo. El empuje puede acelerar constantemente y durante mucho más tiempo en comparación con la propulsión química convencional. Esto significa que los viajes a otros planetas, como Marte, podrían estar en la agenda en el futuro.
Estos propulsores de iones deben probarse durante periodos de tiempo más largos en una cámara de vacío, en condiciones espaciales. Dado que los propulsores de iones de propulsión eléctrica suelen utilizar xenón, las pruebas de vacío deben cumplir requisitos específicos: ¡bombear xenón no es fácil!
Tecnología de vacío para telescopios
Los grandes telescopios ópticos como el VLT de Chile tienen espejos con diámetros de hasta 10 m.
Estos están recubiertos con una capa de plata que refleja hasta un 99 % de los rayos infrarrojos. Dado que estos espejos están expuestos a la atmósfera, esta capa se degrada con el tiempo.
La tecnología de vacío desempeña un papel esencial en el recubrimiento y el mantenimiento de esta capa in situ, donde se utilizan una o varias bombas criogénicas grandes con velocidades de bombeo de aproximadamente 30 000 l/s para la pulverización catódica de CC en cámaras grandes en los observatorios.
La tecnología de vacío también desempeña un papel vital en los radiotelescopios, donde los aspiradores de aislamiento mantienen el equipo seguro.
Vacío en la investigación fundamental: detectores de ondas gravitacionales
Los detectores de ondas gravitacionales buscan ondas gravitacionales procedentes de eventos especiales en el espacio exterior, como supernovas, colisiones de estrellas de neutrones o agujeros negros. Su objetivo es demostrar la Teoría General de la Relatividad de Einstein y su hipótesis sobre el continuum espacio-tiempo.
La aplicación de vacío garantiza que los detectores que detectan la deflexión de grandes masas puedan funcionar con una precisión extrema, contribuyendo a amortiguar las vibraciones de los interferómetros grandes de 500-4000 m de largo que detectan deflexiones estimadas en tan solo 10-18 metros.
Existen varios detectores de ondas gravitacionales en la Tierra, entre ellos Virgo en Italia, LIGO en EE. UU. y KAGRA en Japón. Incluso podríamos tener un detector en el espacio, en el futuro.
Vacío en la investigación fundamental: gravedad cero
Para la investigación y el desarrollo tecnológico, como los depósitos de combustible, las válvulas de combustible y los dispositivos para naves espaciales, se requieren compensaciones de gravedad más precisas de lo que pueden proporcionar los vuelos parabólicos en los aviones.
La tecnología de vacío hace posibles las torres de caída (o tubos de caída) que alcanzan estos estados de gravedad cero.
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Muchos de los sistemas de vacío que diseñamos y construimos están hechos a medida para su propósito
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