رازهای بزرگ‌ترین محفظه خلأ جهان؛ شبیه‌ساز خشن‌ترین شرایط کیهان در زمین

سازمان فضایی ناسا برای سنجش تاب‌آوری فضاپیماها در برابر شرایط خشن کیهان، بزرگ‌ترین اتاقک خلأ جهان را در تأسیسات آزمایشی نیل آرمسترانگ واقع در ایالت اوهایو احداث کرده است؛ سازه‌ای که زمینه‌ساز تضمین موفقیت مأموریت‌های اعماق فضا به شمار می‌رود.

مهندسی شبیه‌ساز کیهانی؛ خلق فضای تهی بر روی زمین

فشار جو زمین بر روی سازه‌های فاقد هوای داخلی، نیرویی خردکننده معادل ده‌ها میلیون کیلوگرم وارد می‌سازد. برای جلوگیری از مچاله شدن محفظه زیر بار فشار اتمسفر، مهندسان از یک معماری نبوغ‌آمیز دو لایه استفاده کرده‌اند:

• پوسته داخلی: محفظه‌ای استوانه‌ای از جنس آلیاژ آلومینیوم ۵۰۸۳ با پوشش داخلی آلومینیوم ۳۰۰۳ جهت جلوگیری از خوردگی.
• سپر محافظ خارجی: دیواره بتنی مستحکم به قطر ۴۰ متر، ارتفاع ۴۶ متر و ضخامت بیش از دو متر که فشار اصلی جو را مهار می‌کند.
• فشارزدایی میان‌پوسته: هوای میان دیواره بتنی و آلومینیومی هم‌زمان با اتاقک اصلی تا ۲۰ تُر تخلیه می‌شود تا اختلاف فشار خنثی گردد.

تخلیه کامل هوای این سازه با حجم خالص بیش از ۲۲ هزار مترمکعب طی یک چرخه سه‌مرحله‌ای و در مدت ۸ ساعت انجام می‌پذیرد. در فاز پایانی، ۱۰ پمپ کرایو و ۵ پمپ توربو با سرعت تخلیه ۵۰۰ هزار لیتر بر ثانیه، فشار را به کمتر از ۱۰ به توان منفی ۶ تُر می‌رسانند.

شبیه‌سازی نوسانات دمایی و امواج الکترومغناطیسی

سخت‌افزارهای فضایی هنگام چرخش در مدار، در یک سو با سرمای مطلق و در سوی دیگر با تابش مستقیم خورشید مواجه می‌شوند. این محفظه عظیم، شرایط حرارتی و تشعشعی فضا را به طور کامل بازسازی می‌کند.

دمای محیط پیرامون فضاپیما در این محفظه می‌تواند در چند مرحله از منفی ۱۶۰ درجه سانتی‌گراد تا مثبت ۸۰ درجه سانتی‌گراد تغییر کند.

برای ایجاد سرمای شدید، پرده‌های فلزی موسوم به کرایوشرود با جریان پیوسته نیتروژن مایع به کار گرفته می‌شوند. در مقابل، آرایه‌ای از لامپ‌های حرارتی کوارتز با توان ۴ مگاوات در کنار لامپ قوس الکتریکی ۴۰۰ کیلوواتی، طیف کامل تابش خورشیدی را شبیه‌سازی می‌کنند. همچنین ساختار یکپارچه آلومینیومی سازه به عنوان قفس فارادی عمل کرده و مانع از ورود نویزهای رادیویی زمینی می‌شود.

آزمون‌های دینامیکی، ارتعاش مکانیکی و آکوستیک

پرتابگرهای فضایی هنگام برخاستن از سکوی پرتاب، تنش‌های فیزیکی ویرانگری تولید می‌کنند. تأسیسات نیل آرمسترانگ کل چرخه ارزیابی صوتی و لرزشی را در کنار محفظه خلأ تجمیع کرده است.

ردپای مأموریت‌های تاریخی و پروژه‌های آرتمیس

این تأسیسات که در اواخر دهه ۱۹۶۰ ابتدا برای توسعه راکت‌های پیشران هسته‌ای طراحی شده بود، به بستری حیاتی برای اعتبارسنجی مهم‌ترین سازه‌های فضایی بدل شد. از بررسی کپسول‌های اسکای‌لب و کاوشگرهای وایکینگ گرفته تا سیستم‌های فرود مریخ‌نوردهای اسپیریت و آپورچونیتی و فیرینگ ۵٫۲ متری فالکون ۹، همگی در این مکان آزمایش شده‌اند. در حال حاضر، سنجش مقاومت فضاپیماهای پروژه ماه آرتمیس و کپسول‌های سرنشین‌دار اوریون، تداوم‌بخش نقش استراتژیک این مجتمع است.