Eine Thermalvakuumprüfung existiert, weil der Wärmetransport, der ein Produkt am Boden bestimmt, im Orbit verschwindet. Bei einer Atmosphäre bewegt sich Wärme durch Konvektion und Konduktion. Im Nahvakuum des Weltraums gibt es nahezu keine Konvektion, sodass der dominierende Pfad die Strahlung ist. Derselbe Sollwert erzeugt eine andere Oberflächentemperatur, einen anderen Gradienten und eine langsamere Reaktion. Um die thermische Umgebung des Weltraums am Boden nachzubilden, müssen Vakuum und Temperatur gemeinsam geregelt werden.
Vakuum und Temperatur sind gekoppelt
Eine Thermalvakuumkammer regelt Druck und Temperatur gleichzeitig und ergänzt einen Shroud. Der Shroud ist eine schwarz beschichtete, tief gekühlte Innenfläche, die die kalte Senke des Weltraums repräsentiert: Sie absorbiert Strahlung von der Hardware, so wie es die Umgebung tut. Der Vakuumgrad bestimmt die Restgaskonduktion und das Risiko elektrischer Entladungen; die Shroud-Temperatur bestimmt die Strahlungsgrenze. Beide werden als Einheit spezifiziert, weil das Prüfergebnis von beiden abhängt.
Sie ist nicht dasselbe wie eine Höhenkammer
Eine Höhenkammer reproduziert den Druck des atmosphärischen Flugs — vom Normaldruck bis in die Größenordnung von 500 Pa — und wird für Druckdifferenz, Dichtheit und Korona eingesetzt. Eine Thermalvakuumkammer erreicht ein höheres Vakuum und führt den kalten Shroud mit; sie wird für die thermische Bilanz und die thermische Zyklusprüfung von Raumfahrzeugen, Nutzlasten und Subsystemen verwendet. Vor der Auswahl einer Anlage sollte geklärt werden, ob die Anforderung “Höhe” oder “thermische Weltraumumgebung” lautet; die beiden benötigen unterschiedliche Kammern.
Welche Normen die Anforderung definieren
- NASA GEVS, GSFC-STD-7000B, Abschnitt 2.6.3, Thermal Vacuum Verification — gibt Verifikationsanforderungen, Prüfparameter, Umgebungssimulation und Abnahmeanforderungen an. GEVS ist keine einzelne universelle TVAC-Kammerspezifikation; die anwendbaren Bedingungen werden aus der Missionsumgebung, der Hardware-Konfiguration, der thermischen Analyse und dem Verifikationsziel abgeleitet.
- ECSS-E-ST-10-03C Rev.1, Testing — die europäische Raumfahrt-Norm für die Verifikation durch Prüfung von Raumsegment-Elementen und -Geräten am Boden, einschließlich Qualifikation, Abnahme und Thermalvakuumprüfung.
- Programm- und Kundenspezifikationen, die die missionsspezifischen Werte festlegen.
Warum die Shroud-Temperatur wichtig ist
Im Vakuum kann der Prüfling Wärme nur durch Strahlung an alles abgeben, was er sehen kann. Ist der Shroud warm, ist die Strahlungssenke warm und die Eigenwärme der Hardware kann nicht entweichen, sodass die Prüfung sie zu gering belastet. Deshalb wird der Shroud kalt spezifiziert — tief genug, um die Senke des Weltraums zu repräsentieren — und deshalb ist die Shroud-Temperatur und nicht nur die Lufttemperatur der Kammer ein geregelter Parameter.
Was bei der Spezifikation einer Thermalvakuumkammer festzulegen ist
Jedes Mal dieselbe Liste durcharbeiten: Shroud-Temperatur und Shroud-Form; Zielvakuumgrad; Temperaturbereich und Regelungsmethode; Verlustleistung des Prüflings und sein thermischer Pfad zum Shroud; Prüfdauer; und der Zweck der Prüfung — thermische Bilanz, thermische Zyklusprüfung, Qualifikation oder Abnahme. Da sich die Spezifikation aus der Mission ergibt, wird sie mit dem für das thermische Modell verantwortlichen Ingenieur erstellt und nicht aus einem Katalog. Kontaktieren Sie uns, um die Bedingungen für eine bestimmte Mission durchzuarbeiten.