Вакуумные имитаторы космоса – это наземные установки, которые состоят из барокамеры, электроприводов, вакуумных насосов, контрольно-измерительных приборов. Такое оборудование создает условия, максимально приближенные к тем, что наблюдаются в открытом космосе.
Содержание:
- Устройство вакуумных имитаторов космоса
- Принцип работы вакуумных имитаторов космоса
- Применение вакуумных имитаторов космоса
Размер систем может отличаться от настольных до полевых. Они разработаны для крепления образцов разной конструкции и размера. Может исследоваться выносливость только к одному параметру космических условий или к целому комплексу.
Устройство вакуумных имитаторов космоса
Устройство вакуумных имитаторов космоса
Конструкция вакуумных имитаторов космоса включает такие составляющие:
- Вакуумная камера. Она является своеобразным барьером между процессами внутри барокамеры и окружающей внешней средой. Существует большое разнообразие вакуумных камер, которые могут применяться в оборудовании. Колпаковая используется, когда требуется частое открывание рабочей камеры, снабжена автоматической системой поднятия колпака. Цилиндрическая барокамера выполнена в виде цилиндра с 1-2 распашными или откатными дверцами. Кубическая камера оснащена одной распашной дверью, которая облегчает доступ к оборудованию. Вертикальная камера используется для загрузки объемных объектов, которые устанавливаются в вертикальном положении и находятся так в процессе всего испытания. Все типы вакуумных камер имеют похожую конструкцию. На двери имеется смотровое окно, она герметично закрывается благодаря наличию уплотнителя. Внутри камеры находятся нагревательные элементы, галогеновые лампы, система охлаждения. Стенки покрыты полимерными составами, защищающими от повреждений во время испытаний.
- Внутрикамерная оснастка. Это устройство, предназначенное для фиксации испытуемых объектов. Оно оснащено подвижным механизмом, поэтому позволяет передвигать изделие во время обработки, наклонять его до нужного угла. Также можно вращать стол вместе с обрабатываемым объектом.
- Вакуумные насосы. Могут применяться криогенные, турбомолекулярные, механические насосы.
- Вакуумные датчики. Предназначены для контроля вакуума внутри барокамеры, а также для поддержания его необходимого уровня.
- Система терморегулирования. Она необходима для повторения экстремальных условий среды и перепадов температуры, а также устойчивости к ним аппаратуры, которая предназначена для дальнейшего применения в космическом пространстве. В состав системы входят захолаживающие экраны и термоплиты, циркуляционный термостат, криогенные трубопроводы, криогенные сепараторы, проточные нагреватели и прочее. Оборудование выпускается с фреоновым охлаждением, диапазон температур составляет -80…-90 градусов Цельсия. Для достижения более низких температур применяется система охлаждения на основе азота.
- Дополнительные приспособления. Используются тележки для транспортировки объектов во время подготовки к испытаниям в условиях вакуума.
Вакуумные имитаторы космоса оснащены автоматической системой контроля. Автоматически поддерживается уровень вакуума, происходит управление вакуумными насосами, запорно-регулирующими механизмами, системами нагрева и охлаждения, а также вспомогательными системами. Оператор получает информацию о распределении теплового потока, что дает возможность анализировать эффективность системы терморегулирования.
Принцип работы вакуумных имитаторов космоса
Принцип работы вакуумных имитаторов космоса основан на моделировании условий космического пространства. Имитатор космоса может смоделировать такие условия: сверхвысокий вакуум, очень низкие температуры, поглотительная способность космоса, солнечное излучение, естественное излучение Земли.
Принцип работы вакуумных имитаторов космоса
Испытание внутри оборудования позволяет установить стойкость к низким и высоким температурам, а также к их перепадам, к солнечному излучению, герметичность и точность позиционирования. Максимально точно повторяются условия космического пространства, которые могут нарушить работоспособность объекта:
- Чаще всего оборудование выходит из строя из-за замерзания или перегрева конструктивных элементов. Например, при вращении спутников температура может меняться от +150 градусов Цельсия до -190 градусов Цельсия. Для имитации этих условий работают нагреватели и система охлаждения.
- Для имитации солнечного излучения применяются галогеновые лампы. Излучаемый спектральный диапазон в них составляет 200-5000 нм.
- Для достижения сверхвысокого вакуума применяется конденсационный криогенный насос с температурой откачивающей поверхности -253 градуса Цельсия совместно с титановым криогенным и сорбционно-ионным/турбомолекулярным насосами.
Для имитации излучения Земли, Луны и других космических объектов устанавливается дополнительный модуль излучения. Он состоит из нескольких групп излучателей, каждый из которых управляется отдельно, может контролироваться интенсивность его излучения. За счет этого можно имитировать произвольную ориентация испытательного объекта по отношению к источникам облучения.
Применение вакуумных имитаторов космоса
Перед запуском любых объектов в космос они должны обязательно пройти испытания в вакуумных имитаторах. Оборудование используется для тестирования спутников, космических кораблей, ракет. Предварительные испытания позволят обнаружить «слабые места» объектов и усовершенствовать их работу.
Применение вакуумных имитаторов космоса