宇宙シミュレーションセンターは、主に宇宙空間の状態をシミュレートするための熱真空チャンバー(TVC)で構成されています。TVCは主に、温度と圧力という2つの主要な環境パラメータを制御することで、宇宙空間の状態を正確に再現する完全制御環境で、人工衛星や衛星のサブシステムをテストするために使用されます。
テストなくしてリフトオフなし
宇宙への打ち上げ前に衛星をテストすることは、衛星のミッションを成功させるために不可欠です。現実的な条件でテストを行えば、衛星にとって最も一般的なリスクである、衛星の部品の凍結や過熱を特定し、回避することができます。最も危険なのは宇宙線で、地球と違って宇宙には保護する大気がないからです。地球近くの宇宙空間では、太陽が最も重要な放射線源です。電磁波に加えて、高エネルギーのイオン化粒子も放出しており、どちらも部品に直接ダメージを与えます。
また、衛星の軌道によっては、温度が大きく変化します。90分軌道の衛星では、太陽光が当たると+150℃前後、日陰になると-190℃前後の温度になります。衛星が温度変化にさらされている間、RF(高周波)信号は専用のウェーブガイドを介してTVC上を伝送され、さらに耐久性が試されます。宇宙にある衛星やTVCは、宇宙では10-6mbar以下の圧力にさらされていることを覚えておくとよいでしょう。これは地球上の気圧の10億分の1以下です。
TVCの主要コンポーネント
TVCの主な構成要素は、外装、熱システム、真空システムの3つです。
外装はステンレス製の円筒形状です。TVC外側の大気空間と内側の模擬宇宙空間の圧力差に耐え、かつ最高の純度を確保しなければならないという難しい仕事です。すべての溶接作業と表面仕上げは、リークレートとアウトガスを最小限に抑えるために、細心の注意を払って行われます。これは、高真空を作り出し、TVCで要求されるクリーンルーム条件を達成するための前提条件です。
シュラウドとも呼ばれるサーマルシステムは、シミュレーションルームを温めたり冷やしたりします。 通常は-100℃から+100℃の間で温度を変化させます。試験の用途に応じて、さまざまなサーマルシステムが使用されます。
真空システムは、低真空(約1ₓ10-2mbar)を発生させるための粗引きポンプ、1ₓ10-6mbarから1ₓ10-8mbarの範囲で必要な真空を発生させるための高真空ポンプ、制御・隔離用真空バルブなどで構成されています。
VATの大型ゲートバルブ19シリーズは、通常、TVC内の大型クライオポンプの仕切弁として配備され、サービスや定期的なクライオポンプの再生サイクル時にクローズします。TVC内で可能な限り短時間で必要な真空度に到達するため、バルブは大型になります。クライオポンプやゲートバルブの開口部が大きいため、真空から高真空への移行時に粗い排気を行った後に残った空気分子は、より迅速に捕捉され、圧縮され、TVCから排出されます。
さらに、19シリーズの大型ゲートバルブは、TVCを細分化した真空チャンバー間のアイソレーションバルブとしても使用できます。
19シリーズのゲートバルブは、VATLOCK技術により、閉じた状態で機械的にロックされます。これにより、電源や圧縮空気が停止した場合などに、真空が失われることがありません。ゲートバルブの開閉は、非接触方式のダンピングにより、摩擦点や閉鎖時の衝撃を避けることができます。これにより、TVC内にパーティクルが放出されるリスクを最小限に抑えることができます。また、VATLOCK技術の非接触開閉は、摩擦が少ない分、エネルギー消費量を削減することができます。
さらに、小型のゲートバルブやアングルバルブは真空システムの一部であり、TVCの確実な機能を確保しています。
VATセールスマネージャーのThomas Bottlangは、バルブの重要性を簡潔にまとめています。"信頼性に加えて、使用される真空バルブは何よりもTVCの特殊なクリーンルーム条件を満たさなければならず、これはTVCのオペレーターにとって極めて重要です。"
VATでは、19シリーズを、標準で直径2000mmまでの低真空、高真空、超高真空用の3つのバージョンで提供しています。ご要望に応じて、より大きなサイズもご用意できます。