Vakuumutrustning för simulering och testning av rymdapplikationer

Rymduppdrag är bland de dyraste forskningsprojekt som man känner till och kan snabbt kosta miljarder euro. För att säkerställa att motsvarande komponenter också fungerar i vakuumförhållandena som råder i rymden, genereras de tekniskt med lämpliga pumpar och system på jorden. Leybold levererar tekniken för detta som en helhetsleverantör - helt upp till ultrahög vakuum.

Produktlösningarna stödjer utveckling, tillverkning och testning av rymdfarkoster, satelliter och rymdrelaterad teknologi. De standardiserade och specifika systemlösningarna med integrerade förvakuum- och högvakuumpumpar är individuellt skräddarsydda för respektive krav.

Rymdframdrivning för rymdfarkoster

Ett växande användningsfall är till exempel simulering och testning av elektrisk rymdframdrivning för rymdfarkoster. För att göra detta accelereras joniserade gaspartiklar av ett elektriskt fält. Moderna jonpropeller genererar ett gasflöde på 0,1 till 10 mg/s. För att upprätthålla ett bra högvakuum med detta betydande flöde i testkamrarna krävs en mycket hög pumphastighet - ofta i intervallet 10.000 100.000 till XNUMX XNUMX l/s.

De nödvändiga experimentella kammarsystemen för att skapa utrymmesförhållanden finns i alla storlekar: från några liter för att testa små föremål som kretskort till flera tusen m³ för att demonstrera utrymmeslämpligheten för hela rymdskepp. Ädelgasen xenon är den tyngsta stabila ädelgasen och används i de flesta fall för jonmotorer på grund av den höga dragkraften.

Vakuum sugkoppar transporterar säkert varor förpackade i folie

Fördelen med en stor drivmassa är dock en stor utmaning för vakuumpumpar. En av anledningarna är den dåliga värmeledningsförmågan hos xenongas, vilket leder till kritiska temperaturhöjningar i gasöverföringsvakuumpumpar som turbomolekylära pumpar. Dessutom skulle många stora turbomolekylära pumpar krävas för att uppnå de erforderliga höga pumphastigheterna.

För pumpning av xenongas

Leybold har utvecklat en optimerad och enkel kryogen lösning för xenonpumpning. De kraftfulla enstegs kallhuvudena av Gifford-McMahon-typ bär metallplattor som kondenserar xenongasen med en pumphastighet på gränsen till den teoretiska gränsen.

Eftersom det innan man testar en jonmotor är nödvändigt att nå ett sluttryck i intervallet 10-5 Pa - långt under processtrycket - för att avlägsna restgaser som kväve, syre etc., kräver dessa applikationer också en motsvarande kraftfullt system av uppströms och nedströms högvakuumpumpar. Trycket måste kontrolleras med lämpliga instrument under hela testprocessen. Leybold levererar all nödvändig teknik samt optimerar råd och beräknad systemdesign från en enda källa.

Högvakuum, ultrahögt vakuum och extremt högt vakuum

Behovet av sådana vakuumtestkammare ökar i takt med att antalet xenonjonmotorer för olika rymduppdrag ökar. Flexibilitet och time-to-market blir därmed en väsentlig faktor för framgången för dessa uppdrag.