Leybold optimiert Vakuumpumpen für Xenon
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Leybold optimiert Vakuumpumpen für Xenon

Vakuumprüfkammern für die Raumfahrt
Leybold optimiert Vakuumpumpen für Xenon

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Vakuumpumpen, die auch mit der geringen Wärmeleitfähigkeit des Edelgases Xenon zurechtkommen, ermöglichen die Erprobung moderner Ionen-Triebwerke für die Raumfahrt. Leybold hat dazu eine kryogene Lösung entwickelt, die auch bei einem Enddruck im Bereich von 10-5 Pa arbeitet.

Christina Steigler, Marketing & Kommunikation, Leybold GmbH, Köln

Inhaltsverzeichnis

1. Kryogene Lösung für das Pumpen von Xenon
2. Leistungsfähiges System aus Vakuumpumpen

 

Weltraummissionen gehören zu den teuersten Forschungsprojekten der Menschheit und können schnell mehrere Milliarden Euro kosten. Um zu gewährleisten, dass die entsprechenden Komponenten auch in den im Weltraum herrschenden Vakuumbedingungen funktionieren, werden diese mit geeigneten Pumpen und Systemen auf der Erde technisch erzeugt.

Produktlösungen für die Entwicklung, Herstellung und Erprobung von Raumfahrzeugen, Satelliten und weltraumbezogenen Technologien bietet die Leybold GmbH, Köln, an. Der Vakuumspezialist verfügt über eine ganze Palette standardisierter und spezifischer Systemlösungen mit integrierten Vor- und Hoch-Vakuumpumpen – individuell zugeschnitten auf die jeweiligen Anforderungen.

Ein wachsender Anwendungsfall ist z. B. das Simulieren und Testen von elektrischen Weltraumantrieben zur Bewegung von Raumfahrzeugen. Dafür werden ionisierte Gaspartikel durch ein elektrisches Feld beschleunigt. Moderne Ionen-Triebwerke erzeugen einen Gasstrom von 0,1 bis 10 mg/s. Um ein gutes Hochvakuum bei diesem erheblichen Durchfluss in den Prüfkammern aufrechtzuerhalten, ist ein sehr großes Saugvermögen erforderlich – oft im Bereich von 10.000 bis 100.000 l/s.

Kryogene Lösung für das Pumpen von Xenon

Die dafür notwendigen experimentellen Kammersysteme zur Herstellung der Weltraumbedingungen existieren in allen Größen: von wenigen Litern zum Testen kleiner Objekte wie Leiterplatten bis hin zu mehreren tausend Kubikmetern für den Nachweis der Raumfahrttauglichkeit ganzer Raumschiffe. Das Edelgas Xenon ist das schwerste stabile Edelgas und wird aufgrund des hohen resultierenden Schubs in den meisten Fällen für Ionentriebwerke verwendet. Der Vorteil einer großen Antriebsmasse ist aber eine große Herausforderung für Vakuumpumpen. Einer der Gründe ist die schlechte Wärmeleitfähigkeit von Xenongas, die zu kritischen Temperaturanstiegen bei Gastransfer-Vakuumpumpen wie Turbomolekularpumpen führt. Außerdem wären viele große Turbomolekularpumpen erforderlich, um das geforderte hohe Saugvermögen zu erreichen.

Leybold hat eine optimierte und einfache kryogene Lösung für das Pumpen von Xenon entwickelt. Die starken einstufigen Kaltköpfe vom Typ Gifford-McMahon tragen Metallplatten, die das Xenongas mit einem Saugvermögen am Rande des theoretischen Limits kondensieren.

Leistungsfähiges System aus Vakuumpumpen

Da es vor dem Test eines Ionentriebwerks notwendig ist, einen Enddruck im Bereich von 10-5 Pa – weit unter dem Prozessdruck – zu erreichen, um Restgase wie Stickstoff, Sauerstoff usw. zu entfernen, benötigen diese Anwendungen auch ein entsprechend leistungsfähiges System aus Vor- und Hoch-Vakuumpumpen. Der Druck muss während des gesamten Prüfprozesses durch geeignete Instrumente kontrolliert werden. Leybold liefert die gesamte notwendige Technologie sowie eine optimierende Beratung und kalkulative Auslegung der Systeme aus einer Hand.

Der Bedarf an solchen Vakuumprüfkammern steigt in dem Maße, wie die Anzahl der Xenon-Ionen-Triebwerke für verschiedene Raumfahrtmissionen steigt. Flexibilität und Time-to-market wird somit zu einem wesentlichen Faktor für den Erfolg dieser Missionen. bec

Hier finden Sie detaillierte Informationen zu Wälzkolben- und Kryo-Vakuumpumpen sowie Kaltköpfen für Weltraumanwendungen.
Den Vortrag „Vacuum Solutions for Ion Thruster Testing“ von Dr. Stefan Lausberg finden Sie hier.


Kontakt zur Leybold GmbH

Leybold GmbH
Bonner Straße 498
50968 Köln
Tel.: +49 221 3470
E-Mail: info@leybold.com
Website: www.leybold.com
Geschäftsführer: Axel Guddas, Thomas Sogalla, Torsten Beyer

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