Tecnologia de vácuo para aplicações espaciais
Possibilitando a pesquisa espacial de amanhã
Muitos dos produtos que usamos todos os dias têm origem em missões espaciais.
Mas são pesquisas futuras que terão um impacto mais profundo na humanidade. Diz-se que os objetivos centrais para os quais a pesquisa espacial está focando sua atenção refletem alguns dos desafios mais prementes para a humanidade:
- Como criar fontes de energia abundantes, poderosas, mas limpas?
- Explorando outros planetas: eles poderiam dar suporte para a vida humana?
- Expandir nosso conhecimento de ciência, astrobiologia e das origens do nosso universo
- Desenvolver novas tecnologias, medicina e infraestrutura para apoiar as gerações futuras
No entanto, este conhecimento tem um custo: as missões espaciais são extremamente caras e ocorrem nos ambientes mais desafiadores conhecidos pelo homem. Por esse motivo, é essencial que cada componente, processo e componente que será usado no espaço seja amplamente testado. Corrigir falhas após o lançamento é, muitas vezes, impossível e sempre acarreta grandes custos.
Nossa tecnologia de vácuo simula condições semelhantes às do espaço na Terra, permitindo que muitos testes diferentes e necessários sejam realizados aqui... para uso lá.
Exemplos de testes de espaciais de pré-lançamento que ocorrem hoje
Muitos dos sistemas de vácuo que projetamos e construímos são feitos sob medida para sua finalidade. Aqui estão alguns exemplos de testes típicos de missões espaciais onde nossa tecnologia é usada.
- Teste de propulsão elétrica e propulsores
- Câmaras térmicas de vácuo
- Revestimento de espelho telescópico
- Resfriamento do detector do telescópio
- Degradação de massa e aquecimento a vácuo
Teste de propulsão elétrica e propulsores
Permite o teste de propulsores durante longos períodos de tempo para garantir que eles possam manter os níveis de desempenho e resistir às condições espaciais em missões de longa duração.
Câmaras térmicas de vácuo
Todos os componentes que serão utilizados no espaço devem ser testados quanto à sua durabilidade a temperaturas extremas, bem como à irradiação (luz). A gama de ciclos térmicos de TVAC’s pode estar entre 70 K e 400 K.
Revestimento de espelho telescópico
O revestimento de espelhos grandes e altamente sensíveis em prata ou alumínio precisa ser refeito a cada 1-2 anos no vácuo. Isso é essencial para seu desempenho ideal.
Resfriamento do detector do telescópio
Nossa tecnologia criogênica é usada para reduzir a temperatura dos receptores até 4K. Isso permite que os telescópios detectem além da luz observável, bem como ultravioleta, gama e microondas.
Degradação de massa e aquecimento a vácuo
Os testes de perda total de massa (TML) medem a degradação de elementos em ambientes espaciais hostis para determinar sua durabilidade por longos períodos de tempo.
Permite o teste de propulsores durante longos períodos de tempo para garantir que eles possam manter os níveis de desempenho e resistir às condições espaciais em missões de longa duração.
Todos os componentes que serão utilizados no espaço devem ser testados quanto à sua durabilidade a temperaturas extremas, bem como à irradiação (luz). A gama de ciclos térmicos de TVAC’s pode estar entre 70 K e 400 K.
O revestimento de espelhos grandes e altamente sensíveis em prata ou alumínio precisa ser refeito a cada 1-2 anos no vácuo. Isso é essencial para seu desempenho ideal.
Nossa tecnologia criogênica é usada para reduzir a temperatura dos receptores até 4K. Isso permite que os telescópios detectem além da luz observável, bem como ultravioleta, gama e microondas.
Os testes de perda total de massa (TML) medem a degradação de elementos em ambientes espaciais hostis para determinar sua durabilidade por longos períodos de tempo.
Quais tecnologias de vácuo são ideais para quais testes espaciais?
| Bombas de pré-vácuo | Bombas turbo | Bombas criogênicas | Resfriamento criogênico | Câmara personalizada | |
| Teste de propulsão/propulsor | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | |
| Teste da câmara de vácuo térmica | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| Degradação de massa & aquecimento | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| Revestimento de espelho telescópico | ✔ | ✔ | |||
| Arrefecimento do espelho telescópico | ✔ | ✔ | ✔ |
Na Leybold, somos um dos únicos fornecedores de tecnologia de vácuo capazes de fornecer uma verdadeira gama de produtos de 360°.
Embora nosso portfólio seja extenso e diversificado, as soluções que fornecemos para a indústria espacial se enquadram em 5 categorias distintas de equipamentos.
Bombas de pré-vácuo
Essas bombas são usadas para reduzir as faixas de pressão atmosférica até 1e-2 mbar, dependendo do tipo de bomba usada.
Para escavações de câmaras de volume médio e grande, normalmente seriam usadas bombas de alto rendimento, como:
Para câmaras menores, as opções mais adequadas seriam:
Alto vácuo (HV)
As faixas de pressão de alto vácuo (HV) são normalmente obtidas na indústria espacial usando bombas turbomoleculares. A nossa extensa gama está disponível em vários tamanhos, velocidades de bombeamento e com variantes próprias para aplicações específicas.
Tecnologia criogênica
A tecnologia criogênica consiste em 3 elementos principais. Estas tecnologias podem ser configuradas de diferentes maneiras para diferentes finalidades:
- Os cold heads COOLPOWER e, e os compressores de hélio COOLPAK e se combinam para fazer sistemas criogênicos de refrigeração/resfriamento.
- As bombas de vácuo criogênicas COOLVAC e fornecem vácuo UHV de até 10.000 l/s. Elas são frequentemente usadas em conjunto com o COOLPOWER e & COOLPAK e para processos específicos.
Câmaras e sistemas de vácuo
Nossas câmaras de vácuo UNIVEX criam o espaço onde os testes são realizados. Algumas câmaras são grandes o suficiente para abrigar naves espaciais inteiras, enquanto outras são projetadas para interrogar elementos individuais.
Além de simular o vácuo do espaço, outros, como a TVAC, recriam variações extremas de temperaturas ou o TML, que mede a perda de massa durante longos períodos de tempo em condições desafiadoras.
Muitos desses nossos sistemas UNIVEX são feitos sob medida para as atribuições de projetos específicos.
Instrumentos e medição
A construção de um verdadeiro sistema de vácuo pronto para uso também requer a instalação de tecnologias de medição e controle, como sensores, medidores e transmissores, juntamente com analisadores de gás residual e sistemas de detecção de vazamentos. Além disso, fornecemos todos os tipos de válvulas, conexões e flanges que conectam nossa tecnologia.
O futuro da pesquisa espacial
Sistemas de vácuo prontos e perfeitamente equilibrados, construídos para fins muito específicos, a partir de uma vasta gama de soluções de vácuo.
A construção de sistemas sob medida é um princípio fundamental no desenvolvimento de todas as tecnologias que criamos para o setor espacial.
À medida que evoluem as ambições e competências técnicas de projetos futuros também evolui a tecnologia que permite a realização de pesquisas espaciais. Projetos futuros estão se movendo simplesmente considerando as implicações da reentrada de órbita de lançamento. As novas áreas de pesquisa incluem:
Exploração profunda do espaço
Expandir o nosso conhecimento sobre planetas e galáxias além de nosso sistema solar, eventos logo após o big bang e compreender as origens do universo.
Pesquisa de exoplanetas
Procurar por planetas que poderiam, ou poderiam ter, vida sustentável. Isto envolve tanto a procura da vida extraterrestre como a viabilidade da nossa futura colonização interplanetária.
Astrobiologia
Entender como funciona o universo, no nível micro e macro biológico, bem como expandir nosso conhecimento em termos gerais, a pesquisa nessa área informará diretamente missões futuras.
Mineração de asteroides
Estima-se que existem fontes quase ilimitadas de recursos naturais e elementos essenciais nos asteroides o acesso a eles traria oportunidades econômicas e ambientais significativas e poderia fornecer novas fontes de energia para missões futuras.
Gerenciamento de detritos espaciais
Com um número exponencial de lançamentos de satélites planejados para as próximas décadas, somando-se ao número de objetos no espaço, vários projetos foram planejados para iniciar o processo de remoção de detritos em órbita ao redor do nosso planeta.
Colonização interplanetária
Compreender se a vida humana poderia ser sustentável em outros planetas, como chegaríamos lá, como construiríamos a infraestrutura de apoio necessária, e como obteríamos os alimentos e a energia necessária para sustentar a vida.
Possibilitando um futuro positivo por meio de vácuo
A colaboração e a inovação são intrinsecamente ligadas. Desde 1850, na Leybold, projetamos e construímos soluções de vácuo que permitem que projetos em ciência, indústria e P&D desenvolvam a tecnologia do futuro.
Fale com nossa equipe: nossos sistemas prontos e personalizados podem viabilizar nossa próxima missão!
Vácuo alto, ultra-alto e extremamente alto: os fundamentos
Baixe nosso e-book para entender os desafios associados à realização e ao trabalho a vácuo alto, ultra-alto ou extremamente alto e o que precisa ser considerado.
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