Моделирование условий космического пространства — технология разработана компанией Leybold

Моделирование условий космического пространства — технология разработана компанией Leybold

Вакуумное оборудование для космоса

Космические миссии и проекты могут быть успешными только в том случае, если используемые материалы и компоненты были впервые испытаны на Земле при создании условий космического пространства. Компания Leybold поставляет технологии как комплексный поставщик — вплоть до сверхвысокого вакуума.

Космические миссии являются одними из самых дорогих исследовательских проектов человечества и могут стоить несколько миллиардов евро. Чтобы гарантировать, что соответствующие компоненты также функционируют в условиях вакуума, превалирующим в космосе, вакуум технически моделируется на Земле с использованием подходящих насосов и систем.

Специалист по вакуумному оборудованию Leybold представит свои решения для разработки, производства и тестирования космических кораблей, спутников и технологий, связанных с космосом, на выставке Space Tech Expo Europe, которая пройдет с 19 по 21 ноября в Бремене. Компания Leybold предлагает широкий ассортимент стандартизированных и специализированных систем со встроенными насосами предварительного и высокого вакуума. Эти насосы индивидуально адаптированы к соответствующим требованиям.

Основное применение — это, например, моделирование и тестирование электрических силовых установок для космических кораблей. Для этого ионизированные частицы газа ускоряются электрическим полем. Современные ионные двигатели вырабатывают поток газа от 0,1 до 10 мг/с. Для поддержания высокого вакуума при таком значительном расходе в испытательных камерах требуется очень высокая мощность всасывания — часто в диапазоне от 10 000 до 100 000 л/с.

Для этого требуются экспериментальные системы камер, обеспечивающие условия космоса. Камеры существуют во всех размерах: от нескольких литров для тестирования небольших объектов, таких как печатные платы, до нескольких тысяч кубических метров для проверки пригодности космических кораблей для космического путешествия. Благородный газ ксенон является самым тяжелым стабильным газом и используется в большинстве случаев для ионных двигателей из-за высокой результирующей тяги. Однако преимущество большой движущей массы является серьезной проблемой для вакуумных насосов. Одной из причин является низкая теплопроводность ксенона, что приводит к критическому повышению температуры в вакуумных насосах для перекачки газа, таких как турбомолекулярные насосы. Кроме того, для достижения необходимой высокой скорости откачки потребуется большое количество больших турбомолекулярных насосов.

Компания Leybold разработала оптимизированное и простое криогенное решение для использования насосов с ксеноном. Прочные одноступенчатые охлаждающие головки поддерживают металлические диски типа Гиффорд-Макмэн. Диски конденсируют ксенон со скоростью откачки на границе теоретического предела.

Необходимо достичь конечного давления в диапазоне 10-5 Па, что намного ниже давления процесса, перед использованием ионного двигателя. Для этих задач также требуется соответствующая мощная система насосов предварительного и высокого вакуума для удаления остаточных газов, таких как азот, кислород и так далее. Давление должно контролироваться соответствующими инструментами на протяжении всего процесса тестирования. Компания Leybold предлагает все необходимые технологии, а также технические консультации, расчеты и проектирование систем, выполняемое нашими специалистами.

Спрос на такие вакуумные испытательные камеры возрастает по мере увеличения количества ионных ракетных индукторных двигателей на ксеноне для различных областей применения. Гибкость и время выхода на рынок являются ключевым фактором успеха этих миссий.