Espaço

Onde nenhum homem já havia ido...

Simulação de espaço

Esta frase famosa refere-se à enorme extensão do espaço e aos fascinantes objetos que nele podem ser encontrados.

A Leybold oferece uma ampla gama de tecnologias de vácuo para explorá-los. As bombas de vácuo são necessárias para simular condições de espaço a fim de testar equipamentos para missões espaciais.

O espaço profundo, por outro lado, precisa ser investigado com a ajuda de telescópios. O revestimento dos grandes espelhos de telescópios ópticos é uma técnica essencial na qual também é obrigatório o uso de sistemas de bombas de vácuo.

A única possibilidade de esvaziar câmaras de vácuo em larga escala dentro de um tempo razoável em condições limpas é com o uso de bombas criogênicas. A Leybold, com experiência em tecnologia de vácuo desde 1850 e também muitos anos em criogenia, vem equipando há várias décadas câmaras de vácuo de grande volume para simulação espacial e revestimento de espelhos. Não somente bombas são fornecidas para essa finalidade, mas também medidores, detectores de vazamento e conexões.

Sistemas de simulação de espaço

Câmaras de simulação espacial são sistemas usados para recriar as condições ambientais pelas quais uma nave espacial passa no espaço. Servem também para qualificar componentes e materiais utilizados em naves espaciais. As câmaras de simulação espacial conseguem analisar o comportamento do sistema, avaliar o equilíbrio térmico e verificar as funcionalidades de modo a garantir o sucesso da missão e a capacidade de sobrevivência.

Se equipamentos espaciais falharem durante uma missão, será praticamente impossível consertá-los.
Falhas desse tipo desencadeariam custos astronômicos e, portanto, fabricantes de equipamentos espaciais fazem um grande esforço para testar seus produtos enquanto ainda na Terra.

Viagens espaciais, satélites científicos e comerciais, investigação extraterrestre, como a missão Rosetta da ESA ou a sonda espacial Opportunity da NASA, só podem ser bem sucedidas se todos os materiais, componentes e dispositivos envolvidos forem testados com sucesso em condições de vácuo elevado e vácuo ultraelevado. As câmaras de simulação de espaço variam em tamanho de alguns litros para testes de pequenas placas de circuito impresso até alguns milhares de metros cúbicos para comprovar a compatibilidade espacial de espaçonaves inteiras. No entanto, também a observação do espaço terrestre geralmente exige vácuo, por exemplo, para revestimento de espelho em telescópios. Temperaturas extremas no espaço geralmente variam de -200 a +150 °C.

Todos os produtos para missões espaciais devem suportar essas condições. As câmaras de simulação de espaço são equipadas com bombas de vácuo e uma carenagem para separar termicamente o equipamento de teste da área circundante.

Aquecedores elétricos dentro da câmara simulam as condições de temperatura no espaço. Os equipamentos de vácuo devem resistir à radiação térmica resultante. Uma alta tolerância contra essa influência é fornecida pela série COOLVAC, que consiste em bombas criogênicas com a mais alta estabilidade térmica do mercado.

A velocidade de bombeamento necessária de um sistema de vácuo é determinada por vários parâmetros, como tamanho da câmara, taxas de dessorção ou materiais utilizados.

Além disso, as vedações definem a taxa total de vazamento, que limita a pressão máxima alcançável. Ao usar gases de processo, a pressão de trabalho pretendida é fundamental. Dependendo dos requisitos, a Leybold configura um sistema de vácuo adequado consistindo em bombas criogênicas, bombas turbomoleculares e bombas de pré-vácuo correspondentes.

Solução otimizada para testes de propulsor de íons

Atualmente, a propulsão elétrica é a palavra-chave para o movimento de naves espaciais além de nossa atmosfera, onde o alto vácuo do espaço é inserido.

Em comparação com os sistemas de propulsão química, a propulsão elétrica tem a vantagem de que o material propulsor não precisa resistir a altas temperaturas.
A propulsão elétrica usa partículas ionizadas, geralmente xenônio, aceleradas por um campo elétrico. Xenônio é o gás com a maior massa entre todos os gases nobres estáveis, produzindo, assim, um grande impulso por partícula. Os propulsores de xenônio de última geração emitem uma vazão de gás de 0,1 a 10 mg/s.

Para manter uma alta pressão de vácuo nessa vazão nas câmaras de teste de propulsor, uma grande velocidade de bombeamento é necessária, geralmente na faixa de 10.000 a 100.000 l/s para xenônio. A vantagem de uma grande massa para propulsão é, por outro lado, um enorme desafio para as bombas de vácuo.

Desenvolvemos uma solução criogênica simples e otimizada para o bombeamento de xenônio.

Uma coldhead COOLPOWER resfria um disco de metal até temperaturas criogênicas, congelando o xenônio sólido nesse painel criogênico.

Essa solução fornece uma velocidade nominal de bombeamento superior a 10.000 l/s para xenônio. Antes do teste do propulsor, um alto vácuo é normalmente fornecido por bombas turbomoleculares e bombas de pré-vácuo a seco. Durante o teste do propulsor, elas removem gases, por exemplo, de vazamentos externos, que não podem ser removidos pelo painel criogênico, pois está em uma temperatura otimizada para o bombeamento de gás xenônio.