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物理实验技术的实验环境的调控与优化的低真空与高真空环境模拟装置的设计与制作方法近年来，随着科学技术的不断进步，物理实验在研究和应用中起着举足轻重的作用。
而实验环境的稳定性和准确性对实验结果的可靠性和精确度有着重要的影响。
为了满足不同领域物理实验的需求，低真空与高真空环境模拟装置应运而生。
首先，我们来了解一下低真空环境模拟装置的设计与制作方法。
在物理实验中，有些实验需要在较低的气压下进行，这就要求我们设计和制作出能够模拟低真空环境的设备。
一种常见的方法是使用低真空泵将实验装置中的气体抽尽，然后控制泵的进气量和泵速来控制实验环境中的气压。
此外，我们还可以通过加热实验装置来加速气体分子的运动，从而达到更快的疏气效果。
在设计和制作低真空环境模拟装置时，我们还需要考虑到材料的选择和密封性能的要求。
例如，我们可以使用高温耐压的材料来制作真空室，以防止气压过高导致设备破裂。
此外，对于较精密的实验，我们可能需要考虑使用可调节气压的装置，以便更好地控制实验条件。
接下来，让我们来了解一下高真空环境模拟装置的设计与制作方法。
在一些需要更高真空度的实验中，我们需要设计和制作出能够模拟高真空环境的装置。
与低真空模拟装置相比，高真空装置设计和制作的难度更大，要求更高。
高真空环境下，气压非常低，需要采取更加精密的方法来控制和调节实验环境。
一种常见的方法是使用分子泵或离子泵来抽尽实验装置中的气体，从而实现高真空环境的模拟。
此外，我们还需要考虑到真空室的密封性能和材料的选择，以确保实验装置在高真空条件下的可靠性和稳定性。
在设计和制作高真空环境模拟装置时，我们还需要注意减少外界气体的污染和干扰。
因此，通常会在实验室中提供一个净化系统，以过滤和去除空气中的杂质和微生物。
总结起来，物理实验技术的实验环境的调控与优化是非常重要的。
低真空与高真空环境模拟装置的设计与制作方法是保证实验环境稳定性和准确性的关键。
通过合理选择和利用不同的装置和控制方法，我们可以实现对实验环境气压的调控和模拟，进而获得更准确和可靠的实验结果。
大型空间环境模拟器真空系统配置策略研究1．概述大型空间环境模拟设备主要用于整星级或飞船级等航天器地面热平衡，热真空测试试验，验证航天器结构设计、温控设计的正确性及其对太空环境的正确性。
真空环境模拟10-2～10-6Pa：真空泵组、真空阀门、真空测量仪器、其余气体分析仪器等；冷黑环境模拟：热沉，液氮、气氮系统。
混合工质制冷。
复制冷等。
目前世界上有几十台大型空间环境模拟试验设备，分布在美国航空航天局（NASA）、俄罗斯、欧洲空间局、中国、日本、以满足大型应用卫星及载人航天器空间环境试验的需要。
国外大型空间环境模拟试验设备NASA GRC SPFSPF空间环境模拟设备容器尺寸，直径30.5m，高37.2m，体积为22653m3，安装有活动热沉，低温可至110K，最终真空度可达到1×10-4Pa。
NASA JSC Chamber A➢真空系统原配置为18套35英寸扩散泵；➢为了适应韦伯太空望远镜的试验需求，对真空系统进行了适应性改造，改造后的真空配置为12套48英寸的低温泵，并配备6套14英寸分子泵；➢改造后的分子泵可以在更高压力下启动，分子泵和低温泵前级采用原扩散泵前级泵进行抽气，但在前级泵加装液氮挡板防止返油；➢改造后的真空系统可实现1.5×10-2Pa的常温极限真空度，在热沉通液氮的状态下真空度优于2.5×10-5Pa，启动液氦热沉后最终极限真空度优于3.0×10-6Pa；ESA ESTEC LSS➢真空系统采用全无油真空系统配置；➢粗抽机组包括3套罗茨粗抽机组，每套抽速为20000m3/h；➢底真空系统配备4套抽速为8000m3/h的涡轮分子泵和2套抽速为48m3/s的屏蔽低温泵；➢真空系统可在2小时30分钟内将容器抽至100Pa以下，6小时内抽至5Pa以下，12小时内抽至7×10-2Pa以下，18小时内抽至10-4Pa 以下，极限真空度优于7×10-5Pa；➢LSS空间环境模拟设备是欧洲最大的单体真空容器，真空容器形式为卧式的结构；➢LSS真空容器有效尺寸：直径10m，高15m，容积2300m3；➢容器的温度范围为100K～353K；国内大型空间环境模拟试验设备KM6空间环境模拟器（1998年）➢KM6空间环境模拟设备是中国为载人航天建造的基础设施，由主模拟室、辅助模拟室、副模拟室三舱组合、丁字形结构；➢设备试验有效空间，主模拟室直径10.5m，高16.9m，辅助模拟室为直径6.8m，长9m，副模拟室为直径4.2m，长9m；➢主辅容器的容积3200m3，极限真空度达到4.5×10-6Pa，热沉温度低于100K➢粗抽真空系统由4套抽速为5000L/s的罗茨机械机组及配套的液氮冷阱等设备，可在3.5h内将容器抽至1Pa以下；➢高真空系统由容器采用8套自研氦制冷机低温泵组成，每套抽速可达50000L/s，可在启动高真空抽气后3.5 h内将容器真空度降至3×10-5Pa以下；➢真空系统配备3套抽速为2200L/s的涡轮分子泵用于完成过渡抽气和系统检漏。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：The vacuum thermal environment simulation test is an important testing method to verify the reliability of spacecraft and its components. In this paper, the development of vacuum thermal environment simulation testing technology and equipment is summarized, and then the problems and developing directions are put forward.Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：spacecraft; vacuum thermal; environmental simulation; reliability摘要：航天器真空热环境模拟试验是验证航天器及其组件各种性能与功能的可靠性的重要试验手段。
本文首先对目前真空热环境模拟试验技术及试验装备的发展状况进行了总结，然后提出了真空热环境模拟试验技术面临的问题和发展的方向。
关键词：航天器；真空热；环境模拟；可靠性中图分类号：TB79 文献标识码：A 文章编号：1004-7204(2018)05-0010-04真空热环境模拟试验技术概述Summarization of Vacuum Thermal Environment Simulation Testing Technology崔修斌，张呈波（天津航天瑞莱科技有限公司，上海 201100）CUI Xiu-bin, ZHANG Cheng-bo(Tianjin Aerospace Reliability Technology Co., Ltd., Shanghai 201100)引言人造卫星、空间探测器等航天器在宇宙空间运行时，处于高真空、冷黑和太阳辐射的热真空环境。
空间环境模拟器真空抽气过程的计算研究人类对太空探索的步伐加快,对航天技术提出了更高的要求,空间环境模拟器是保障航天器在发射、运行、返回过程中安全工作的主要设备,其中真空环境是空间环境模拟器在地面模拟的一个重要环节。
针对某型号空间环境模拟器在实际抽气过程中出现的一些问题,为了对真空环境的获得有更深入的了解,使抽气过程更加高效,并为此提供理论依据,本文就相关空间环境模拟器的真空抽气过程进行了研究。
某型号空间环境模拟器在预真空阶段实际抽气过程中发现模拟室内压强在l00Pa～lOPa这个阶段用时较长,严重影响了预真空阶段的抽气效率。
为探究其原因,并寻求对策,模拟计算得到空间环境模拟器内的理论压降曲线和罗茨-螺杆真空泵机组的理论抽速曲线,通过与实际测得的压降曲线和抽速曲线进行对比,分析得到真正影响预真空阶段抽气效率的因素是罐内放气所致,进而提出了相应的解决方案。
论文还论证了利用ANSYS CFX软件的简化模型模拟预真空阶段抽气过程的可行性。
ZJL-600型气冷罗茨泵是某型号空间模拟器真空系统中主要用泵之一,在1atm～40kPa的压力范围内独立工作,在40kPa～lOkPa时,作为主泵与前级滑阀泵配合抽气,之后作为机械增压泵和其他罗茨泵共同完成抽气。
为了更好对抽气过程进行研究,以双叶气冷罗茨泵为研究对象,对其内部气体的输运过程进行热力学研究。
将被抽气体在泵内经历的过程分解为吸气、注气、压缩、排气四个阶段,讨论各个过程的特点和机理,应用热力学知识,对每个过程进行定量的分析,得到气体体积、质量、压力、温度、内能、焓、熵等热力学参数随时间变化的公式,并带入ZJL-600型气冷罗茨泵参数计算说明。
热力过程的计算研究对双叶气冷罗茨泵的设计和使用有指导性意义。
空间环境模拟器模拟实现冷黑环境,要求热沉为整个空间模拟器提供热封闭,但是热沉的热密闭性与分子流下抽气过程所需的透气性,又有着相互矛盾的关系。
研究计算分子流态下的空间环境模拟器抽气过程,首先就要计算分子流态下热沉的传输几率。
空间科学实验的技术挑战与解决方案在人类探索宇宙的征程中，空间科学实验扮演着至关重要的角色。
通过在太空环境中进行各种科学实验，我们能够更深入地了解宇宙的奥秘、揭示物质的本质以及探索生命的起源。
然而，要成功进行空间科学实验并非易事，面临着诸多技术挑战。
首先，太空环境的极端条件是一大难题。
在太空中，存在着高真空、强辐射、微重力等特殊环境。
高真空会导致材料的蒸发和升华，影响实验设备的性能和寿命；强辐射可能会破坏实验样本和仪器的电子元件，导致数据失真甚至实验失败；微重力环境则会使物质的物理和化学过程发生改变，例如液体的表面张力增大、对流和沉淀现象减弱等。
为了应对这些挑战，科学家们需要研发特殊的材料和防护技术，以保护实验设备和样本。
例如，使用耐辐射的材料制造仪器外壳，采用多层屏蔽结构来减少辐射对电子元件的影响。
同时，还需要对实验设备进行精心设计，使其能够在微重力环境下正常工作。
其次，空间科学实验的有效载荷限制也是一个关键问题。
由于火箭的运载能力有限，能够送入太空的实验设备和样本的重量、体积都受到严格的限制。
这就要求科学家们在设计实验时，必须尽可能地精简设备，提高其集成度和效率。
采用微型化和轻量化的技术成为解决这一问题的重要途径。
例如，使用微型传感器和芯片来替代传统的大型仪器，不仅能够减小设备的体积和重量，还能降低能耗。
此外，通过优化实验流程和算法，也可以在有限的资源条件下获取更多有价值的数据。
再者，数据传输和通信也是空间科学实验面临的重大挑战之一。
由于距离遥远，信号在传输过程中会出现衰减和延迟，导致数据传输速率较低且不稳定。
为了保证实验数据能够及时、准确地传回地球，需要开发高效的通信技术和数据压缩算法。
一方面，通过提高发射功率、优化天线设计等方式增强信号强度；另一方面，利用先进的数据压缩技术，在不损失重要信息的前提下，减少数据量，提高传输效率。
同时，建立多个地面接收站，形成全球覆盖的通信网络，确保在任何时候都能接收到来自太空的信号。
超高真空系统的设计与组装1.1 超高真空靶室及管道的设计真空系统的结构设计主要考虑密封可靠，结构合理，材料对真空度影响要小在设计的时候我们考虑到了真空部件气密性质量，所以我们尽量选择用国家标准中的无缝钢管和板材，但是许多的系统元件又离不开焊接结构，所以我们尽量选择了焊接性能较好的钢材。
而为了保证焊接后焊缝不透气，保证后期的气源固定，也为了清洗简单在设计焊接结构的时候也要注意避免处于真空中的焊缝中有积存污物的空隙在选材的时候要尽量选择一些表面粗糙度较大的，这样也会减少表面放气。
而为了要保证抽气速度足够快，就要避免出现隔离空穴，因为如果出现了隔离空穴它就会成为一个缓慢放气的源泉。
真空系统上的各元件之间多是用法兰连接。
然而法兰与管子之间是用焊接结构。
因为焊接的时候容易引起法兰的变形，所以目前我们国内一般都采用焊接之后再对法兰进行加工处理，这样即可达到尺寸和粗糙度上的要求，又可以保证两个法兰连接的密封可靠。
而对于某些必须要处于较高温度工作的真空橡胶密封圈，因为橡胶的耐温有限，所以可以专门加一个水冷结构来加以保护。
又为了让真空系统元件壳体与真空室壳体有足够的强度，保证它们在内力和外力的作用下不会产生变形，其器壁要有一定的厚度。
而实验表明真空容器采用圆形的结构较好。
端盖采用凸形的结构为好尽量不要采用平盖，因为其抗压能力相差很大。
而壁厚已经有了标准尽寸，当然也可以计算出来。
设计的时候还要注意，在容器检漏的时候，如果是采用内部打压法，一般打入三个大气压力容器不应该变形。
水套检漏的时候也按照三个压力打压。
即有水套的壳体在外部或者内部打入三个大气压力下，都不应该变形。
而为了保证由外面进入真空室内的移动件或者转动件有可靠的动密封。
除了要选择好的密封结构之外，其中的轴或者杆也一定要满足粗糙度的要求。
更要防止在轴和杆上存在轴向的划痕，因为这种划痕会降低真空度，且不容易发现。
真空室的壳体上的水套结构，不仅要保证水流的畅通无阻。
航天器空间环境试验方法导言航天器的成功发射和运行依赖于对其在极端的空间环境下的试验和验证。
本文将详细阐述航天器空间环境试验的一些方法和步骤，以确保航天器能够在各种复杂的环境中运行稳定。
一、真空环境试验1.1 真空试验设备真空试验是模拟航天器在真空环境中的运行状态，以验证其性能和可靠性。
首先，需要设备以创造高真空环境，如真空室、真空泵等。
1.2 真空试验方法在真空环境下进行航天器的电气性能、机械性能、压力和温度性能等试验。
例如，通过对航天器进行真空环境暴露试验，评估其对真空环境的耐受能力。
二、热真空环境试验2.1 热真空试验设备热真空试验是模拟航天器在真空和高温或低温环境中的运行状态，以验证其在极端温度条件下的可靠性。
需要设备以创造热真空环境，如热真空试验室、升温设备等。
2.2 热真空试验方法在热真空环境中对航天器的热稳定性、热回差、寿命等进行试验。
例如，通过对航天器在高温环境下的暴露试验，评估其在高温条件下的性能和可靠性。
三、辐射环境试验3.1 辐射试验设备辐射试验是模拟航天器在太空辐射环境中的运行状态，以验证其对辐射的耐受性。
需要设备以产生不同类型和强度的辐射，如辐射室、辐射源等。
3.2 辐射试验方法通过对航天器进行辐射环境暴露试验，评估其在太空辐射环境下的性能和可靠性。
例如，对航天器进行总剂量辐射试验，以确定其在辐射环境下的损伤程度。
四、振动环境试验4.1 振动试验设备振动试验是模拟航天器在发射和运行过程中所受到的振动环境，以验证其结构和装置的可靠性。
需要设备以产生不同类型和频率的振动，如振动试验台等。
4.2 振动试验方法通过对航天器进行不同振动频率和振幅下的振动试验，评估其在振动环境下的耐受能力。
例如，对航天器进行正弦振动试验，以确定其对特定频率振动的响应。
五、真空加热试验5.1 真空加热试验设备真空加热试验是模拟航天器在太空真空和阳光照射下的运行状态，以验证其耐受高温和真空的能力。
需要设备以创造真空和热辐射环境，如真空加热试验室等。
模拟真空环境的原理是什么模拟真空环境的原理是通过减压系统和密闭装置，将大气环境中的气体排出或减少至最低限度，使模拟环境中的气体压强远小于大气压力。
这样可以消除或减少大气对实验过程的干扰，实现真空状态下的实验条件。
真空环境的模拟主要依靠以下几个步骤和原理实现：1. 减压系统：真空环境的模拟首先需要建立一个减压系统，通常采用真空泵和真空度计。
真空泵能将容器内的气体抽出，使其压强下降；真空度计能测量实验容器中的气体压强。
通过不断抽气，可以将容器内气体的压强逐渐降低。
2. 密闭装置：为了防止外界空气进入实验室，需要使用密闭装置将实验容器严密封闭。
常见的密闭装置包括真空密封材料和密封橡胶圈等，确保实验容器不会发生气体泄露。
密闭装置的选择要考虑材料的气体渗透性和化学性质，以防止气体交换和物质二次反应。
3. 抽气速度控制：在实验过程中，为了确保真空环境的稳定性和适应性，需要控制抽气速度。
当压强下降过快时，容器壁表面的气体也会被抽出，而当压强下降过慢时，除了抽气系统本身的问题外，可能会影响实验过程的效果。
因此，抽气速度是根据不同实验需要进行调节的。
4. 泵的选择和运行模式：根据实验要求和预期真空度的大小，可以选择不同类型的真空泵。
常用的真空泵有机械泵、扩散泵、离心泵等。
在真空环境模拟实验中，单一的泵往往无法满足要求，通常需要多种泵的组合使用。
5. 辅助装置和控制系统：为了提高真空度和调节气体组分，通常需要使用辅助装置和控制系统。
例如，通过冷凝技术，将气体冷却后转变为液体，再进行抽气，可以有效地增加真空度。
另外，可通过控制系统控制抽气泵的启停、阀门的开关，以及监测和维持真空度。
总之，模拟真空环境的原理是通过减压系统和密闭装置控制实验容器内气体的压强，将气体排出或减少至最小限度，以实现真空环境的模拟。
为了确保实验过程的准确性和稳定性，还需要考虑抽气速度控制、真空泵的选择和运行模式、辅助装置和控制系统等因素。
通过合理设计和运行，可以模拟出符合实验要求的真空环境，为科学研究、工业生产和技术发展提供支持。
空间科学实验的技术与方法研究当我们仰望星空，心中总会涌起对宇宙无尽的好奇与向往。
而空间科学实验，正是我们探索宇宙奥秘的重要手段。
从研究天体的物理特性到探索生命在太空环境中的生存可能，空间科学实验涵盖了众多领域，其背后所依赖的技术与方法也在不断发展和创新。
首先，让我们来谈谈空间科学实验中的关键技术之一——航天器技术。
航天器是将实验设备和仪器送入太空的载体，其性能和可靠性直接决定了实验的成败。
为了适应太空的极端环境，航天器需要具备高度的稳定性、精确的姿态控制能力以及强大的能源供应系统。
例如，在卫星的设计中，要考虑到太空辐射、微流星体撞击等因素对其结构和电子设备的影响，采用特殊的防护材料和加固措施。
同时，为了实现对航天器的精确操控，先进的姿态测量和控制技术必不可少，这包括高精度的陀螺仪、星敏感器等设备以及复杂的控制算法。
实验设备和仪器的研发也是空间科学实验的重要环节。
由于太空环境与地球表面有很大的差异，许多在地面上常见的实验设备在太空中可能无法正常工作。
例如，在微重力条件下，液体的流动和传热特性会发生改变，这就要求对涉及流体的实验设备进行重新设计。
此外，太空辐射可能会对电子设备造成干扰和损伤，因此需要采用抗辐射的电子元件和防护措施。
为了获取更精确的科学数据，仪器的灵敏度和分辨率也需要不断提高。
比如，在天文观测中，高性能的望远镜和探测器能够捕捉到更微弱的天体信号，为我们揭示宇宙的更多秘密。
数据传输和通信技术在空间科学实验中也起着至关重要的作用。
由于航天器与地面之间的距离遥远，信号传输存在较大的延迟和衰减。
为了确保实验数据能够及时、准确地传输回地面，需要采用高效的编码和调制技术，以及强大的地面接收站和通信网络。
同时，为了应对可能出现的通信故障，航天器上通常会配备一定的存储设备，以便在通信恢复后将数据补发回地面。
除了硬件技术，实验方法的创新也是推动空间科学发展的重要因素。
在太空环境中进行实验，往往面临着样本有限、操作困难等挑战。
大型空间环境模拟器试验平台的设计
高劭伦;孔宪仁;王本利
【期刊名称】《航天器环境工程》
【年(卷),期】1996(0)2
【摘要】介绍了大型空间环境模拟器试验平台的设计结构,理论分析模型和计算机仿真结果,以及对加工制造。
【总页数】4页(P31-33)
【关键词】试验平台;设计;有限元分析;计算机仿真
【作者】高劭伦;孔宪仁;王本利
【作者单位】哈尔滨工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】V416.8
【相关文献】
1.大型空间环境模拟器热沉气氮调温系统设计与实现 [J], 徐照武;林博颖;陈金明;王晶;姜涌
2.基于SCADA及以太网的大型空间环境模拟器集中控制系统 [J], 刘畅;詹海洋;王宇;顾苗;李娜
3.大型空间环境模拟器真空系统配置技术研究 [J], 张磊;王军伟;付春雨
4.利用空间模拟器对推进系统进行高空和空间环境模拟试验 [J], 何传大
5.大型空间环境模拟器氦系统低温透平的相似模化与试验研究 [J], 胡朝斌
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模拟太空环境的原理和方法
模拟太空环境是为了研究和测试在真实太空环境中的行为和性能。
以下是一些常见的原理和方法：
1. 真空室：使用真空室可以模拟太空中的真空环境。
真空室是一个密封的容器，可以抽掉内部的空气，创造出几乎没有气体分子存在的环境。
这种环境可以模拟太空中的真空，使得科学家可以研究在真空中的物质行为和设备性能。
2. 温度控制：太空中的温度变化极大，从极热到极冷。
为了模拟这种环境，科学家使用温度控制系统来模拟太空中的温度变化。
这些系统可以提供极低的温度，也可以提供高温条件，以模拟太空中的极端温度。
3. 辐射模拟：太空中存在各种辐射，如太阳辐射、宇宙射线等。
为了模拟太空环境中的辐射，科学家使用辐射源来产生类似太空中的辐射。
这可以帮助研究人员了解在辐射环境下材料和设备的性能。
4. 微重力条件：太空中存在微重力条件，这对物体的运动和行为有很大影响。
为了模拟太空中的微重力，科学家使用一些方法，如离心机、空中悬浮、水槽实验等。
这些方法可以模拟物体在太空中的运动和行为。
这些原理和方法可以单独或组合使用，以模拟太空环境中的不同条件和情况。
通过模拟太空环境，科学家可以更好地理解太空中的物理和化学过程，优化太空设
备和技术，并为未来的太空探索做准备。
超高真空室的设计与搭建超高真空室（Ultra-High Vacuum Chamber）是一种能够实现极低气压环境并保持长时间的封闭空间。
这样的真空环境在许多科学研究领域中起着重要作用，如物理学、材料科学和空气动力学等。
本文将探讨超高真空室的设计与搭建。
首先，设计超高真空室需要考虑的关键因素之一是材料的选择。
由于超高真空环境中存在极低的气压，因此材料的气密性至关重要。
常见的选择是不锈钢，它具有良好的密封性和耐腐蚀性能。
此外，为了减少气体残留和气体释放，内壁的表面粗糙度也需要控制在较低水平。
接下来，我们需要考虑真空系统的设计。
真空系统是超高真空室的关键组成部分，保证了控制气压的能力。
通常，真空系统由几个主要组件组成：真空泵、气缸、真空计和阀门。
通过调整这些组件的配置和参数，可以实现不同范围的气压控制。
在搭建超高真空室时，气密性的保证至关重要。
封闭室的连接部分需要使用专门的密封件和密封胶来确保空气无法渗透。
此外，各种管道和接头的表面光洁度也需要保持一致，以减少气体残留和附着。
为了获得更高的真空度，超高真空室通常需要进行泵气。
这是通过使用真空泵来排出室内的气体，进一步降低气压。
常见的真空泵包括扩散泵、离心泵和螺杆泵等。
与选择合适的泵相配套，还需要安装多级涡轮分子泵和离子泵，以提高抽气速率和真空度。
除了上述的组件和设备，超高真空室还需要考虑温度控制和抗振设备。
温度控制对于一些研究领域的实验非常关键，因为材料和样品的性质可能会随温度的变化而改变。
因此，需要使用恒温器以保持一定的温度范围。
另外，超高真空室也需要采取抗震措施，以防止外界振动对实验结果的干扰。
在设计和搭建超高真空室的过程中，安全性也是非常重要的。
气体爆炸和泄漏可能会造成严重的伤害，因此必须遵循相应的安全规定和操作程序。
此外，在操作超高真空室时，也需要经过专门的培训，了解如何正确使用和维护设备。
总之，超高真空室的设计与搭建需要综合考虑多个方面的因素。
大型空间环境模拟器真空系统配置策略研究1．概述大型空间环境模拟设备主要用于整星级或飞船级等航天器地面热平衡，热真空测试试验，验证航天器结构设计、温控设计的正确性及其对太空环境的正确性。
真空环境模拟10-2～10-6Pa：真空泵组、真空阀门、真空测量仪器、其余气体分析仪器等；冷黑环境模拟：热沉，液氮、气氮系统。
混合工质制冷。
复制冷等。
目前世界上有几十台大型空间环境模拟试验设备，分布在美国航空航天局（NASA）、俄罗斯、欧洲空间局、中国、日本、以满足大型应用卫星及载人航天器空间环境试验的需要。
国外大型空间环境模拟试验设备NASA GRC SPFSPF空间环境模拟设备容器尺寸，直径30.5m，高37.2m，体积为22653m3，安装有活动热沉，低温可至110K，最终真空度可达到1×10-4Pa。
NASA JSC Chamber A➢真空系统原配置为18套35英寸扩散泵；➢为了适应韦伯太空望远镜的试验需求，对真空系统进行了适应性改造，改造后的真空配置为12套48英寸的低温泵，并配备6套14英寸分子泵；➢改造后的分子泵可以在更高压力下启动，分子泵和低温泵前级采用原扩散泵前级泵进行抽气，但在前级泵加装液氮挡板防止返油；➢改造后的真空系统可实现1.5×10-2Pa的常温极限真空度，在热沉通液氮的状态下真空度优于2.5×10-5Pa，启动液氦热沉后最终极限真空度优于3.0×10-6Pa；ESA ESTEC LSS➢真空系统采用全无油真空系统配置；➢粗抽机组包括3套罗茨粗抽机组，每套抽速为20000m3/h；➢底真空系统配备4套抽速为8000m3/h的涡轮分子泵和2套抽速为48m3/s的屏蔽低温泵；➢真空系统可在2小时30分钟内将容器抽至100Pa以下，6小时内抽至5Pa以下，12小时内抽至7×10-2Pa以下，18小时内抽至10-4Pa 以下，极限真空度优于7×10-5Pa；➢LSS空间环境模拟设备是欧洲最大的单体真空容器，真空容器形式为卧式的结构；➢LSS真空容器有效尺寸：直径10m，高15m，容积2300m3；➢容器的温度范围为100K～353K；国内大型空间环境模拟试验设备KM6空间环境模拟器（1998年）➢KM6空间环境模拟设备是中国为载人航天建造的基础设施，由主模拟室、辅助模拟室、副模拟室三舱组合、丁字形结构；➢设备试验有效空间，主模拟室直径10.5m，高16.9m，辅助模拟室为直径6.8m，长9m，副模拟室为直径4.2m，长9m；➢主辅容器的容积3200m3，极限真空度达到4.5×10-6Pa，热沉温度低于100K➢粗抽真空系统由4套抽速为5000L/s的罗茨机械机组及配套的液氮冷阱等设备，可在3.5h内将容器抽至1Pa以下；➢高真空系统由容器采用8套自研氦制冷机低温泵组成，每套抽速可达50000L/s，可在启动高真空抽气后3.5 h内将容器真空度降至3×10-5Pa以下；➢真空系统配备3套抽速为2200L/s的涡轮分子泵用于完成过渡抽气和系统检漏。
KM7空间环境模拟器（2011年）➢KM7空间环境模拟器是我国首套大型卧式空间环境模拟设备；➢真空容器设计为卧式结构，容器尺寸为φ9m×9m，总容积约为800 m3；➢内部热沉尺寸为φ8.5m×9m，热沉温度低于100K；➢设备空载累计污染率小于1×10-7g/cm2。
➢真空系统采用全无油真空系统配置；➢粗抽真空系统主要由4套罗茨泵干泵机组组成，单套机组的名义抽速为1830m3/s；➢粗抽系统可在3小时内将容器内压力抽至5Pa；➢高真空系统主抽泵由3台制冷机型低温泵组成，单台抽速为60000L/s；➢在热沉通液氮的情况下，容器的真空度低于6.5×10-4Pa。
KM7A空间环境模拟器（2015年）➢KM7A空间环境模拟器是国内最大的卧式结构空间环境模拟器；➢由北京卫星环境工程研究所自主研制，于2015年投入使用；➢容器为卧式结构，直筒段长度为12m，直径10m，总体积约1200 m3；➢主要用于二代导航卫星的整星真空热环境模拟测验任务。
➢粗抽系统采用4套干泵+罗茨泵+罗茨泵三级粗抽机组配置，每套机组名义抽速大于4000 m3/h，可在4h内将容器从常压抽至5Pa；➢高真空系统主要由4套变频一级制冷DN1250大口径低温泵组成；➢低温再生系统采用干泵+分子泵的设计方式，可以实现低温泵泵腔内压力达到10-1Pa，使低温泵性能最优化；➢分子泵系统配置4台抽速不小于3200 L/s的磁悬浮分子泵；KM8空间环境模拟器（2016年）➢KM8空间环境模拟器是我国容积最大。
自动化程度最高的空间环境模拟器，主要用于满足我国载人航天空间研制任务；➢KM8空间环境模拟器综合试验系统为立式容器结构，直径17m，高度32m，总容积约6000 m3；➢主要包括真空容器、真空系统、热沉、氮系统、测控系统、试验工装系统等分系统；➢主要技术指标：（1）真空容器：直径17m，高度32m；（2）热沉温度：100K；（3）空载极限真空：10-6Pa；（4）数据采集通路：3500路；➢主要应用方向：研制完成后将承担载人航天空间站、基于东五平台的大型通信卫星、大型遥感卫星等各型号热平衡。
热真空试验；➢粗抽系统由8套干泵+罗茨泵+罗茨泵三级组成机组，➢8套粗抽机组总的抽速约12600L/s，4h内将容器从常压抽至5Pa 以内；➢配置8套抽速约为3200 L/s的分子泵；清洁无油真空系统➢航天器地面模拟试验对污染效应的严格控制，真空系统配置逐步稳向无油真空环境；国外建造时间较早的设备也相应的进行了适应性改造，例如美国SFF 与JSC Chamber A为了适应新型试验需求，均将原有的扩散泵改为清洁无油的低温泵系统；➢未来空间环境模拟的清洁真空环境获得是主流趋势；➢现阶段我国大型空间环境模拟设备清洁高真空的获得一般都采用以低温泵为主抽泵，以罗茨泵加干泵机组作为粗抽系统的无油配置真空抽气配置优化➢大型空间环境模拟设备采用低温泵满足获得清洁真空大抽速的要求，具备极佳的性价比；➢在试验过程中有较多的轻质气体时采用对象，氢等气体有较大抽速的辅助泵进行抽气，一般配置分子泵系统作为该类试验设备的过渡抽气和重要补充，若系统配置不当则直接影响试验，如“神舟”二号飞船的试验时，系统中由于泄漏惰性气体，电源系统中氢气泄漏，使真空度下降；➢粗抽机组设计过程优化配置，综合考虑抽气性能与实现成本，优化各级机组气体压缩配比，在整个工作压强范围内提供稳定的抽速和完好的真空性能；辅助设备提升能力➢对于因建造成本等原因而使用油扩散泵，油介质机械泵等抽气设备时，为避免油气返流造成对试验环境的污染，一般在真空容器入口前配置液氮冷阱，分子筛吸附阱等工艺手段避免污染效应对航天器造成的污染；➢真空系统配置四极质谱仪，光谱仪，石英晶体流量天平，温度与压力传感器，可凝物质沉积率测试等辅助仪器实现罐内真空环境的多手段监控。
清洁无油国内以近期建设完成的KM8、KM7A为代表的大型试验设备从设计到设备选型及最终安装调试过程，选用低温泵、分子泵、罗茨泵螺杆泵机组等无油工艺设备，并在全过程严格进行污染控制，通过残余气体分析及污染量测试分析结果表明，真空环境满足各类型号的清洁无油的试验需求。
超高真空环境获得➢对于大型空间环境模拟设备，真空系统一般配置液氮抽气冷板或热沉完成对容器的辅助抽气；➢对于大型空间环境模拟设备的超高真空环境获得，可通过配置氦抽速冷板，内置深冷泵的方式获得更高的真空度，如KM6空间环境试验设备，ESIEC的LSS空间环境模拟器均配备了氦制冷抽气冷板，可获得10-6Pa的超高真空环境；抽气能力强我国大型空间环境模拟器真空系统通过优化设计，合理配置泵组配比喻布局，具有较高的抽气能力。
➢如KM8空间环境模拟器，KM6空间环境模拟器均可在3.5小时内将真空度抽至5Pa以下，空载极限真空度达到10-6Pa量级的超真空范围，并配备自动漏率测试及残余气体分析等功能。
专利设计优化配置细节大型空间环境模拟器真空系统配置多项专利技术的工艺设备用于实现真空系统的优化配置。
➢KM8大型空间环境模拟设备配置了专利设计的真空绝热储液式液氮冷阱，可在大气状态下即可通入液氮，用于冷凝获油蒸汽、水蒸气，从而获得洁净真空环境，降低粗抽机组气体负荷；➢复压系统配置专利设计的内置式复压散流器，可在不不影响复压速率，不占用真空室内部空间的条件下，消除高速直射气流对真空室内部的试件、罐内结构的直接冲击；➢复压系统配置设计同时可实现手动/自动切换，空气/氮气复压切换。
速率手动/自动调节等多种功能。
结束语：我国现有大型空间环境模拟设备的建成及使用极大提升大型航天器真空热环境试验的能力，在真空度、热沉温度、自动化程度等方面已接近或超过国外大型空间环境模拟设备水平，为空间站核心舱、实验舱及后续大型航天器发射提供有力保障。
随着载人航天，火星探索等国家重大空间探索项目的稳步实施，以及“十三五”新型号立项的开展，在大型空间环境模拟设备还将有更多的功能需求。
真空系统作为大型空间环境模拟设备不可或者缺的分系统，需要在特殊气体抽除，大口径低温泵研制、气压控制、真空度精确测量方面加强研究工作。
大型空间环境模拟器真空系统配置策略研究摘要：空间环境模拟器是用于模拟空间真空、冷黑和空间外热流环境的试验装置。
如何对空间环境模拟器真空系统进行配置，实现大空间真空环境的快速获得和保持，是决定空间环境模拟器性能的重要因素。
分别对国内外大型空间环境模拟器的真空系统配置进行介绍，并对各自的真空系统配置策略与技术特点进行分析，通过对国内外大型空间环境模拟器真空系统的研究，其真空系统配置策略一般包括：清洁无油真空系统、分子泵系统作过渡抽气、对于因建造成本等原因而使用油扩散泵、油介质机械泵等抽气设备时，为避免油气返流造成对试验环境的污染，一般在真空容器入口前配置液氮冷阱、分子筛吸附阱等工艺手段避免污染效应对航天器造成的污染、对于大型空间环境模拟设备，真空系统一般配置液氮抽气冷板或热沉完成对容器的辅助抽气，对于大型空间环境模拟设备的超高真空环境获得，可通过配置氦抽气冷板的方式获得更高的真空度，如KM6空间环境试验设备、ESTEC的LSS空间环境模拟器均配备了氦制冷抽气冷板，可获得10-6Pa的超高真空环境。
关键词：空间环境模拟真空系统清洁无油真空参考文献：[1]黄本诚，刘国青，成致祥，等. 特大型空间环境试验设备的超高真空获得技术[J]. 真空科学与技术, 2001,21(1): 1-4；[2]张春元，许忠旭. 大型清洁超高真空获得初探[J]. 航天器环境工程, 2002,19(1): 59-62；[3]Roger L. Smith. Space Power Facility Readiness for Space Station Power System Testing. February 1995, NASA Technical Memorandum 106829；[4]Gerald M. Hill, Richard K. Evans. Advanced Distributed Measurements and Data Processing at The Vibro-Acoustic Test Facility, GRC Space Power Facility, SANDUSKY, OHIO—AN ARCHITECTURE AND AN EXAMPLE. 25th Aerospace Testing Conference, October 2009;[5]Aaron Snyder, Michael W. Henry, and Stanley P. Grisnik. Contamination Control Assessment of the World’s Largest Space Environment Simulation Chamber. NASA/TM—2012-217823;。
