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真空室:著名实验和测试都发生在这里

发布时间:2023-12-15 12:11:23 点击次数:4805 次

在美国俄亥俄州桑达斯基附近,一个占地6400亩的实验中心,有五个大型测试设施,由NASA运营,用于测试太空飞行的各个方面。其中大部分建于几十年前,当时美国和俄罗斯在各方面都展开着竞争,美国的太空计划在当时具有国家战略高度。

但是现在,这些在当时就价值数百万美元的设施已经废弃,有些设施破旧不堪,他们需要花费数百万美元才能修复。在五个仍然存在的设施中,有四个已经多年没有用过。其中两个是被部分拆除,一个丧失了完全的功能,一个甚至从未被使用过。只有一个简称为SPF的大型真空室仍在使用,在使用这一真空室的客户中,最近的一个客户就是SpaceX,全球著名的私人太空公司,全球第一次商业太空旅游很可能会来自这家公司。

SPF是世界上最大的真空室,高30米,宽37米。它用于模拟外层空间中存在的条件,以便火箭硬件在实际发送到太空之前可以进行测试。它通过抽出腔室中包含的近30吨的空气,直到只剩下大约20毫克为止。每一次抽空空气需要大约8个小时。在内部,一排石英加热灯模拟太阳辐射,400千瓦弧光灯模拟太阳光谱。低温冷罩使温度降至零下六十摄氏度。

该设施建于1969年,最初用于真空条件下的核电研究,但后来被用于测试航天器推进系统。整个腔室由铝制成,铝并不是最坚韧的金属,有可能无法承受空气抽出时产生的巨大压力。之所以当初选择铝是由于腔室最初设计是用于测试核装置而铝具有辐射屏蔽特性。为了给结构提供强度,整个铝室被包裹在混凝土中,这提供了额外的辐射屏蔽。

SPF不是最为真空的真空室,但绝对是最大的真空室。一些真空室可以实现超真空条件,其中一些的空气压力甚至低至100纳帕,或者比SPF实现的最强真空低约2500倍,但这些真空室通常很小,并且通常只是用于诸如光谱学和引力波探测器。

而SPF足以吞下航天器。火星探路者的安全气囊着陆系统就是在这个真空室内进行的测试。 2013年,最火热的私营太空企业SpaceX还利用SPF的服务来测试其有效载荷整流罩 。

2013年,在SPF内部进行了一个著名的实验。实验人员拿起一个保龄球和一堆羽毛,用起重机将它举到房间的顶部并同时放下它们。人们都幸喜地发现,就像物理学的理论上一样,在没有空气阻力的情况下,羽毛通保龄球一样,以相同的速度下降并在同一时刻触及舱室的地板。

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