Thermische Vakuumkammerprüfung zur mechanischen Charakterisierung

Da Hochleistungsteleskope eine Stabilität im Nanometerbereich erfordern, ist die Stabilität der vollständig instrumentierten Backplanes entscheidend. Sie müssen in thermischen Vakuumkammern geprüft werden,die eine einzigartige thermische Stabilität bei Temperaturen von mehr als -250 °C gewährleisten. Die Prüfung in der Vakuumkammer erfordert Beschleunigungssensoren und Kraftsensoren, die bei extrem niedrigen Temperaturen eingesetzt werden können.

Backplanes tragen den Primärspiegel und andere Teleskopoptiken. Diese Elemente können durch die Backplanes modifiziert werden Das Teleskop wird dann in der Kammer isoliert. Einige Prüfumgebungen verfügen über ein neues, geschichtetes Helium- und Stickstoff-Kühlsystem, mit dem die niedrigen Temperaturen erreichen können, um die Betriebstemperaturen im Weltraum zu simulieren. Sie ermöglichen eine kryogene optische Ausrichtung und Prüfung mehrerer Hauptspiegelsegmente in einem Prozess, der als „Phasing“ bezeichnet wird. Für derartige Prüfungen werden Beschleunigungssensoren und Kraftsensoren benötigt, die für extrem niedrige Temperaturen geeignet sind.

Wichtige Technologien für die Anwendung

Beschleunigungssensoren von Kistler erfassen Hintergrundvibrationen in der Größenordnung von Mikrovibrationen.

Unsere PiezoStar-basierten IEPE-Spannungsmodus-Beschleunigungssensoren sind die idealen Sensoren für präzise Vibrationsprüfungen, da sie bei Temperaturschwankungen eine sehr geringe Geräteempfindlichkeit aufweisen.

Ladungsausgangssensoren oder kryogene IEPE-Spannungsmodus-Beschleunigungssensoren von Kistler bieten einen hervorragenden Temperaturbereich von unter den üblichen -54 ºC bis -196 ºC. Sie können damit die durch flüssiges Helium erzeugten Temperaturen in thermischen Vakuumkammern sicher überstehen.

Die Exposition gegenüber dem hohen Vakuumniveau einer Weltraumumgebung führt zu einer Materialausgasung, bei der eingeschlossenes Gas freigesetzt wird. Das freigesetzte Gas kann an Oberflächen, wie z. B. an Kameraobjektiven, kondensieren und damit die vorgesehene Anwendung der Geräte verhindern. Hermetisch dichte Sensoren und ausgasungsarme Kabel von Kistler sind so konzipiert, dass sie alle Anforderungen optimal erfüllen.


Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA wird für die Durchführung von thermischen Vakuumprüfungen vorbereitet.
(Quelle: NASA / Chris Gunn)


Das große James-Webb-Pathfinder-Weltraumteleskop (Backplane-Testversion) wird in die riesige Kammer A des NASA Johnson Space Centers für kryogene Tests eingeführt.
(Quelle: NASA / Chris Gunn)

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Vorteile

Sichere Exposition der Sensoren gegenüber dem hohen Vakuumniveau einer Weltraumumgebung 

Zuverlässige Erkennung von Hintergrund-Mikrovibrationen 

Stabile Messergebnisse

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