Nasıl çalışır: Uzay simülasyon odaları için vakum teknolojisi 7 Ağustos 2020

4 MIN READ

Dünya üzerindeki uzay koşullarını simüle etmek için havacılık mühendislerinin benzer düşük basınç koşullarına erişmesi gerekir. Milyonlarca dolarlık uyduları ve yörüngeye giden diğer nesneleri test etmek için kullanılan uzay simülasyonu vakum odaları katı gereklilikleri karşılamalıdır.

Test etme neden bu kadar önemlidir?

Bir uydu fırlatıldıktan sonra onarımı çok daha zor hale geliyor. Bu nedenle, bir uyduyu fırlatmadan önce vakum altında test etmek kritik önem taşır.

Mühendisler, uyduları çok düşük basınç koşullarını (yüksek ve ultra yüksek vakum seviyeleri) içeren çeşitli senaryolarda test eder.

Termal vakum haznesi testi

Termal vakum haznelerinin boşaltılması iki aşamalı bir proses gerektirir. İlk olarak, operatörler havayı pompalar. Ardından duvarlardan ve test nesnelerinden salınan gazları pompalarlar. Tahliye süresi, uydu boyutuna ve tasarımına bağlı olarak bir gün veya daha fazla sürebilir. 

Sıcaklık döngüsü testi

Uydular yörüngedeyken aşırı sıcaklıklara maruz kalırlar. Bu test için mühendislerin termal vakum haznesi içinde en az 1 x 10 ^-6 mbar veya daha düşük bir yüksek vakum (HV) basıncına erişmesi gerekir.

Rüzgar testi

Termal vakum odası teknolojisi oldukça güçlüdür. Bazı termal vakum test odaları güneş rüzgarını simüle edebilir. Bu özel haznelerin hacmi 10.000 m³'e kadardır.

Termal vakum haznesi test notları

Uydu testinin yanı sıra, sisteme entegrasyondan önce her bileşen ayrı ayrı test edilir. Bu, hacmi 1 ila 100 m³ arasında olan daha küçük test odaları gerektirir.

Büyük yağ difüzyon pompaları ve helyum soğutmalı paneller birkaç on yıl önce standarttı. Günümüzde modern, yağsız vakum sistemleri termal vakum haznesi testi için bir zorunluluktur. Buzdolabı soğutmalı kriyo pompalar, temiz çalışma için gereken yüksek vakum seviyeleri için tipiktir. 

İyon itici testi

Uydular, yörüngelerini korumak veya kaydırmak için çoğunlukla modern elektrikli tahrik aracılığıyla sık sık yeniden konumlandırma gerektirir. İyon iticiler iyonları (genellikle ağır soy gaz ksenon) hızlandırır, nötralize eder ve bir jet içinde dışarı iter. 

İyon iticiler daha hafif bir yük veya daha uzun bir çalışma süresi sağlar. 

Xenon odası uzun süreli stabilite testi

Kriyo-pompalanan haznelerin büyük kapasitesi ve modern tasarımı, genel maliyetleri düşürmeye yardımcı olur ve uzun süreli stabilite testlerine olanak tanır.  

İyon iticiler, uydu tarafından yayılacak ksenon gazının varlığı da dahil olmak üzere uzay koşulları altında bir vakum haznesinde uzun süreler boyunca test edilmelidir. 10 x 10-5 mbar veya daha düşük basınçlarda gaz akışı elde etmek için hazne 10.000 l/sn ile birkaç 100.000 l/sn arasındaki pompalama hızlarını desteklemelidir.

Xenon'un pompalanması kolay değildir - düşük ısı iletkenliği sıkıştırma sırasında turbomoleküler pompaları aşırı ısıtabilir. Ayrıca önemli moleküler ağırlığı, kriyo pompaların ve difüzyon pompalarının pompalama hızını %50'den fazla azaltabilen zayıf bölmeye ve valf iletkenliğine neden olur. Neyse ki Leybold'un TURBOVAC i'si bu zorlukların üstesinden gelmek için tasarlanmıştır.

Xenon varlığında uzay simülasyonu için gereken muazzam pompalama hızını elde etmek için hazneye soğuk paneller eklenir. Paneller, tek aşamalı kriyosoğutucularla 50K'nın altındaki sıcaklıklara soğutulur. Xenon gazı doğrudan vakum haznesinin içindeki panellerde yoğunlaşır. 

Genişletilmiş, kapsamlı stabilite testi potansiyeli açıktır. 600 mm çaplı küçük bir kriyo panel, doğrudan hazneye maruz kaldığı için hazne içinde sıfır iletkenlik kaybı ile 16.000 l/sn pompalama hızına sahiptir. Bu rakam, her ek pompa paneli ile katlanarak artar. 

Uzay simülasyon odaları, uzay uçuşu için kilit önem taşır

Fırlatmadan önce uzay koşullarını simüle etme becerisi olmadan, uzayda davranışın anlaşılması bu ortamda bazı testler gerektirdiğinden uzay uçuşları mümkün olmazdı.

Uzay simülasyonu, gelişmiş vakum teknolojisinin önemli bir uygulamasıdır. 