열진공 시험이 존재하는 이유는 지상에서 제품의 열전달을 지배하는 방식이 궤도에서는 사라지기 때문입니다. 1기압에서는 열이 대류와 전도로 이동합니다. 우주의 거의 진공에 가까운 환경에서는 대류가 거의 없으므로 지배적인 경로는 복사입니다. 동일한 설정값이라도 표면 온도가 달라지고, 온도 구배가 달라지며, 응답 속도가 느려집니다. 지상에서 우주의 열 환경을 재현하려면 진공과 온도를 함께 제어해야 합니다.
진공과 온도는 결합되어 있습니다
열진공 챔버는 압력과 온도를 동시에 제어하며 슈라우드를 추가합니다. 슈라우드는 검정 코팅된 심냉 내부 표면으로, 우주의 냉열원을 대신합니다. 즉 환경이 그러하듯 하드웨어로부터의 복사를 흡수합니다. 진공 수준은 잔류 기체 전도와 전기 방전 위험을 결정하고, 슈라우드 온도는 복사 경계를 결정합니다. 시험 결과가 양쪽 모두에 의존하기 때문에 두 가지는 하나로 규정됩니다.
고도 챔버와는 다릅니다
고도 챔버는 대기 비행의 압력, 즉 정상 압력에서 500 Pa 수준까지를 재현하며, 압력 차, 밀봉 및 코로나 시험에 사용됩니다. 열진공 챔버는 더 높은 진공까지 도달하고 냉흑 슈라우드를 갖추며, 우주선, 탑재체 및 서브시스템의 열평형 및 열주기 검증에 사용됩니다. 장비를 선정하기 전에 요구사항이 “고도"인지 “우주 열 환경"인지 확정해야 합니다. 두 가지는 서로 다른 챔버를 필요로 합니다.
요구사항을 규정하는 표준
- NASA GEVS, GSFC-STD-7000B, 2.6.3절, 열진공 검증 — 검증 요구사항, 시험 파라미터, 환경 시뮬레이션 및 합격 요구사항을 제시합니다. GEVS는 단일 보편적인 TVAC 챔버 사양이 아니며, 적용 조건은 임무 환경, 하드웨어 구성, 열해석 및 검증 목표로부터 도출됩니다.
- ECSS-E-ST-10-03C Rev.1, 시험 — 지상에서 우주 세그먼트 요소 및 장비의 시험에 의한 검증을 위한 유럽 우주 공학 표준으로, 인증, 합격 및 열진공 시험을 포함합니다.
- 프로그램 및 고객 사양 — 임무별 수준을 설정합니다.
슈라우드 온도가 중요한 이유
진공에서는 시편이 볼 수 있는 대상으로만 복사하여 열을 잃을 수 있습니다. 슈라우드가 따뜻하면 복사 흡수원도 따뜻해져 하드웨어 자체의 열이 빠져나갈 수 없으므로 시험이 과소 응력을 가하게 됩니다. 이것이 슈라우드를 차갑게, 즉 우주의 흡수원을 대신할 만큼 충분히 낮게 규정하는 이유이며, 챔버 공기 온도만이 아니라 슈라우드 온도가 제어 파라미터인 이유입니다.
열진공 챔버를 규정할 때 확정할 사항
매번 동일한 목록을 검토하십시오. 슈라우드 온도와 슈라우드 형상, 목표 진공 수준, 온도 범위와 제어 방식, 시편 발열량과 슈라우드까지의 열 경로, 시험 시간, 그리고 시험 목적 — 열평형, 열주기, 인증 또는 합격. 사양은 임무로부터 도출되므로 카탈로그가 아니라 열 모델을 담당하는 엔지니어와 함께 작성합니다. 특정 임무의 조건을 검토하려면 문의하십시오.