5 cách chân không đóng góp vào mô phỏng và nghiên cứu không gian Ngày 17 tháng 11 năm 2020

Công nghệ và nghiên cứu không gian sẽ không thể tồn tại nếu không có công nghệ chân không. Nhưng với công việc phức tạp như vậy, dễ dàng mất tầm nhìn về nơi (và cách thức và lý do) chân không đóng một vai trò quan trọng như vậy. 

Không gian bắt đầu ở độ cao hơn 100km so với mực nước biển, khoảng 2.200 vệ tinh hoạt động đang quay quanh Trái đất. 

Vệ tinh cực kỳ có giá trị và vô cùng khó thay thế. Vì việc sửa chữa trong không gian gần như không thể, nên việc kiểm tra bắt buộc chuyên sâu được thực hiện trên Trái đất trước khi phóng. Một trong những thử nghiệm quan trọng nhất để mô phỏng là cách vệ tinh hoạt động trong chân không. 

Ví dụ, các vệ tinh trong quỹ đạo địa tĩnh ('GEO', chiều cao 35.800km) xử lý áp suất chân không trong phạm vi chân không siêu cao thấp. Những áp suất này phải được mô phỏng thông qua thử nghiệm, và những thử nghiệm này thường được thực hiện kết hợp với thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ (thử nghiệm bộ thay đổi chân không nhiệt).

Hơn nữa, mỗi thành phần cũng được kiểm tra riêng lẻ trước khi tích hợp vào hệ thống, đòi hỏi các buồng kiểm tra có thể tích từ 1-1000 m3.

Động cơ điện giúp vệ tinh duy trì hoặc thay đổi quỹ đạo của chúng.

Bộ đẩy ion Xenon tăng tốc các ion, trung hòa chúng và đẩy chúng ra trong một tia để định vị lại vệ tinh. Một lợi thế chính so với hệ thống truyền động hóa học là khả năng làm việc với tải trọng thấp hơn hoặc thời gian vận hành dài hơn. Độ đẩy có thể tăng tốc liên tục và trong thời gian dài hơn nhiều so với lực đẩy hóa học thông thường. Điều này có nghĩa là việc đi du lịch đến các hành tinh khác, chẳng hạn như Sao Hỏa, có thể sẽ được lên thẻ trong tương lai.  

Những máy thổi ion này phải được kiểm tra trong khoảng thời gian dài trong buồng chân không, trong điều kiện không gian. Vì máy thổi ion truyền động điện thường sử dụng Xenon, nên việc kiểm tra chân không phải đáp ứng các yêu cầu cụ thể: bơm Xenon không dễ dàng! 

Công nghệ chân không được sử dụng để làm cho kính viễn vọng hoạt động. Ví dụ, nó cho phép kính viễn vọng quang học đạt được độ chính xác cao nhất. 

Kính viễn vọng quang học lớn như VLT của Chile có gương có đường kính lên đến 10m.

Chúng được phủ một lớp bạc phản chiếu tới 99% hồng ngoại. Vì những tấm gương này tiếp xúc với không khí nên lớp này sẽ xuống cấp theo thời gian.

Công nghệ chân không đóng một vai trò thiết yếu trong việc phủ và duy trì lớp này tại chỗ, trong đó một hoặc nhiều bơm lạnh lớn với tốc độ bơm khoảng 30.000 l/giây được sử dụng để phún xạ DC trong các khoang lớn tại các đài quan sát.

Công nghệ chân không cũng đóng một vai trò quan trọng trong kính viễn vọng vô tuyến, nơi chân không cách điện giữ cho thiết bị an toàn.

Máy dò sóng trọng lực tìm kiếm sóng trọng lực phát sinh từ các sự kiện đặc biệt trong không gian bên ngoài, chẳng hạn như siêu tân tinh, va chạm sao neutron hoặc lỗ đen. Mục tiêu của họ là chứng minh Lý thuyết Tổng quát về Tương đối của Einstein và giả thuyết của ông về sự liên tục không gian-thời gian. 

Ứng dụng chân không đảm bảo rằng các máy dò cảm biến độ lệch của khối lượng lớn có thể hoạt động với độ chính xác cao, đóng vai trò trong việc giảm rung cho các máy đo nhiễu lớn dài 500-4000 m có độ lệch ước tính chỉ ở 10-18 mét! 

Có một số máy dò sóng trọng lực trên Trái đất, bao gồm Virgo ở Ý, LIGO ở Hoa Kỳ và KAGRA ở Nhật Bản. Trong tương lai, chúng ta thậm chí có thể có một máy dò trong không gian. 

Đối với nghiên cứu và phát triển công nghệ như bồn nhiên liệu, van nhiên liệu và thiết bị cho phi thuyền, yêu cầu bù trọng lực chính xác hơn so với những gì máy bay parabolic có thể cung cấp.

Công nghệ chân không làm cho các tháp rơi (hoặc ống rơi) đạt được trạng thái trọng lực bằng không này trở nên khả thi.