宇宙産業

人類未踏の世界...

宇宙シミュレーション

この有名な言葉は、広大な宇宙と、そこで発見される魅力的な物体を表しています。

ライボルトは、それらを探るためのさまざまな真空テクノロジーを提供しています。真空ポンプは、宇宙探査ミッション用の装置をテストする宇宙の条件をシミュレーションするために必要です。

一方、遠い宇宙は望遠鏡を使って調べる必要があります。光学望遠鏡の大型ミラーのコーティングは不可欠な技術であり、その技術でも真空ポンプシステムが必須アイテムとなります。

クリーンな条件下で、適切な時間内に大型真空チャンバーを真空排気できるのは、クライオポンプしかありません。1850年から真空テクノロジーの経験を積み重ね、極低温分野でも長年の実績を持つライボルトは、数十年にわたって宇宙シミュレーションやミラーコーティング用の大容量真空チャンバーを設置してきました。こうした目的のために、ポンプのみならず、ゲージ、リークディテクター、継手なども供給しています。

宇宙シミュレーションシステム

宇宙シミュレーションチャンバーは、宇宙空間での環境条件を再現するために使用されるシステムです。また、探査機内で使用される部品や材料の品質を認定する役割も担っています。宇宙シミュレーションチャンバーは、システムの動作を分析し、熱バランスを評価し、機能を検証して、ミッションの成功と存続性を保証することが可能です。

宇宙探査用の機器がミッション中に故障した場合、それを修理することはほぼ不可能です。
このような故障は天文学的なコストを引き起こすため、宇宙用機器のメーカーは、地球上にあるときにできるだけ製品をテストするために力を注いでいます。

宇宙旅行、科学衛星、商用衛星、ESAのロゼッタミッションやNASAの火星探査機オポチュニティなどの地球外研究は、関連するすべての材料、部品、デバイスが高真空や超高真空の条件で正常にテストされて初めて成功することができるのです。宇宙シミュレーション用チャンバーの大きさは、小型PCB基板のテスト用の数リットルのものから、探査機全体の宇宙への適合性を検証するための数千立方メートル規模のものまで多岐にわたります。しかし、地上での宇宙観測においても、望遠鏡の鏡のコーティングなどで真空が必要とされることも少なくありません。宇宙空間の極限温度は-200°C～+150°Cに及びます。

宇宙ミッションに使用される製品は、このような条件に耐えなければなりません。宇宙シミュレーション用チャンバーには、真空ポンプと、試験装置を周囲から熱的に切り離すためのシュラウドが装備されています。

チャンバー内の電気ヒーターは、宇宙空間内の温度条件をシミュレーションします。真空装置は、結果として生じる熱放射に耐えなければなりません。市場において最高の熱安定性を持つクライオポンプで構成されるCOOLVACシリーズは、こうした影響に対する高い耐性を発揮します。

求められる真空システムの排気速度は、チャンバーの大きさ、脱着速度、使用される材料などいくつかのパラメーターによって決まります。

さらに、シーリングは到達可能圧力を制限する全体のリーク速度を定義します。プロセスガスを使用する場合、必要な動作圧力は非常に重要です。ライボルトは、これらの要件に応じて、クライオポンプ、ターボ分子ポンプ、そして対応するフォアバキュームポンプで構成される適切な真空システムを構成します。

イオンスラスター試験のための最適化ソリューション

今日、電気推進は、宇宙船が大気圏を超え、高真空の宇宙空間に突入して移動するためのキーワードになっています。

化学推進システムと比較すると、電気推進には、スラスター材料が高温に耐える必要がないという利点があります。
電気推進では、電界によって加速されるイオン化粒子（通常はキセノン）を使用します。キセノンは、すべての安定した希ガスの中で最も高い質量を有しています。そのため、粒子一つ一つが大きな推力を発生させます。最新のキセノンスラスターは、0.1～10 mg/秒のガス流量を放出します。

スラスターテストチャンバー内でこの流量で高真空圧を維持するためには、高い排気速度（キセノンの場合は10,000～100,000 l/s）が必要です。推進力を得るための大きな質量の利点は、一方で真空ポンプにとっては大きな課題になります。

当社は、キセノンの排気用に最適化されたシンプルな極低温ソリューションを開発しました。

COOLPOWERコールドヘッドが金属ディスクを極低温まで冷却し、固体キセノンをこのクライオパネルに凍結します。

このソリューションは、10,000 l/sを超える公称排気速度を発揮します（キセノンの場合）。スラスターテストの前に、通常は、ターボ分子ポンプとドライフォアバキュームポンプによって高真空が供給されます。スラスター試験中、これらのポンプが除去する、外部リークなどに起因するガスをクライオパネルが除去できないのは、これがキセノンガスの排気に最適な温度になっているからです。