Spatial

Là où l'homme n'est encore jamais allé

Simulation spatiale

Cette célèbre expression fait référence à l'importante extension de l'espace et aux objets fascinants qui s'y trouvent.

Leybold propose une large gamme de technologies de vide pour les explorer. Les pompes à vide sont nécessaires pour simuler les conditions spatiales afin de tester les équipements destinés aux missions spatiales.

L'espace lointain, quant à lui, doit être observé à l'aide de télescopes. Le revêtement des grands miroirs des télescopes optiques repose sur une technique de pointe dépendant elle-même de systèmes de pompe à vide.

La solution pour obtenir rapidement un vide dans les chambres à vide à grande échelle dans des conditions propres est l'utilisation de cryopompes. Grâce à son expérience dans le domaine du vide depuis 1850 et à son expertise de longue date dans la cryogénie, Leybold équipe depuis plusieurs décennies les chambres à vide de grand volume destinées à la simulation spatiale et à l'application de revêtements sur les miroirs. Nous fournissons des pompes, mais aussi des jauges, des détecteurs de fuites et des raccords.

Systèmes de simulation d'espace

Les chambres de simulation spatiale sont des systèmes permettant de recréer les conditions environnementales auxquelles les engins spatiaux sont soumis dans l'espace. Elles servent également à qualifier les composants et les matériaux utilisés dans les engins spatiaux. Ces chambres de simulation sont capables d'analyser le comportement du système, d'évaluer l'équilibre thermique et de vérifier les fonctionnalités pour garantir la réussite et la survie de la mission.

En cas de panne lors d'une mission, il est quasiment impossible de réparer l'équipement spatial.
Une telle défaillance entraînerait des coûts astronomiques. Pour cette raison, les fabricants d'équipements spatiaux mettent tout en œuvre pour tester leurs produits tant qu'ils sont encore sur Terre.

Les voyages spatiaux, les satellites scientifiques et commerciaux ainsi que les missions de recherche extraterrestres telles que la mission Rosetta de l'ESA ou la mission d'Opportunity (le rover de la NASA envoyé sur mars) ne peuvent réussir que si tous les matériaux, composants et dispositifs impliqués sont testés dans des conditions de vide poussé et d'ultravide. La taille des chambres de simulation spatiale varie de quelques litres pour tester de petits circuits imprimés jusqu'à plusieurs milliers de mètres cubes afin de prouver la compatibilité spatiale d'engins tout entiers. Cependant, l'observation de l'espace depuis la Terre nécessite également souvent la création d'un vide, par exemple pour le revêtement des miroirs dans les télescopes. Dans l'espace, les températures extrêmes sont souvent comprises entre -200 °C et +150 °C.

Tous les produits pour les missions spatiales doivent résister à ces conditions. Les chambres de simulation spatiale sont équipées de pompes à vide et d'un carénage pour séparer thermiquement l'équipement de test de l'environnement.

Les éléments chauffants électriques à l'intérieur de la chambre simulent les conditions de température dans l'espace. L'équipement de vide doit donc pouvoir résister au rayonnement thermique qui en résulte. La série COOLVAC, qui rassemble des cryopompes offrant la meilleure stabilité thermique du marché, garantit une tolérance optimale face à ces conditions.

La vitesse de pompage requise d'un système de vide est déterminée par plusieurs paramètres tels que la taille de la chambre, les taux de désorption ou les matériaux utilisés.

En outre, les joints déterminent le taux de fuite total qui limite la pression finale pouvant être atteinte. Lorsque des gaz de procédé sont utilisés, la pression de service souhaitée est cruciale. En fonction de ces exigences, Leybold est capable de configurer un système de vide approprié composé de cryopompes, de pompes turbomoléculaires et de pompes à vide primaires adaptées.

Solution optimisée pour le test des propulseurs ioniques

Pour faire quitter l'atmosphère terrestre aux engins spatiaux et les faire entrer dans le vide poussé de l'espace, il y a de nos jours un maître-mot : la propulsion électrique.

Comparativement aux systèmes de propulsion chimique, ce type de propulsion présente un avantage : le matériau du propulseur n'a pas besoin de résister à des températures élevées.
La propulsion électrique utilise des particules ionisées, généralement du xénon, qui sont accélérées par un champ électrique. Le xénon présente la plus grande masse de tous les gaz nobles stables. Ainsi, il produit une poussée importante par particule. Les propulseurs au xénon à la pointe du secteur produisent un débit de gaz de 0,1 à 10 mg/s.

Pour maintenir un vide poussé à ce débit dans les chambres de test des propulseurs, une grande vitesse de pompage est nécessaire, souvent dans la plage de 10 000 à 100 000 l/s pour le xénon. L'avantage que représente d'une part une masse importante pour la propulsion représente d'autre part un immense défi pour les pompes à vide.

Nous avons développé une solution cryogénique simple et optimisée pour le pompage du xénon.

Une tête froide COOLPOWER refroidit un disque métallique jusqu'à des températures cryogéniques, qui gèle le xénon sur la cryoplaque.

Cette solution fournit une vitesse de pompage nominale de plus de 10 000 l/s pour le xénon. Avant le début du test des propulseurs, un vide poussé est généralement obtenu grâce à des pompes turbomoléculaires et à des pompes à vide sèches primaires. Pendant le test, celles-ci éliminent les gaz, par exemple provenant de fuites externes, qui ne peuvent pas être éliminés par la cryoplaque, dans la mesure où la température est optimisée pour le pompage du xénon.