Komore za simulaciju prostora stvaraju jedinstveno okruženje za grijače uložaka. Uslovi vakuuma sprečavaju konvektivni prenos toplote, čineći sve grejanje radijativnim ili provodljivim. Toplotni ciklus između kriogenih i povišenih temperatura-simulirajući orbitalne uslove-događa se brzo i iznova. Zahtjevi za ispuštanje plinova ograničavaju materijale koji bi kontaminirali optičke površine ili osjetljive instrumente. Standardni industrijski materijali i dizajn grijača ne uspijevaju u ovoj zahtjevnoj primjeni.
Nerđajući čelik 304, uobičajen u atmosferskim aplikacijama, neprihvatljivo ispušta gasove u vakuumu osim ako nije posebno obrađen. Vodonik i ugljični monoksid nastaju iz rasutog materijala i površinske kontaminacije, talože se na hladnim optičkim površinama i smanjuju performanse. Elektropoliranje i vakuumsko pečenje smanjuju ispuštanje plinova, ali ga ne eliminišu; 304 ostaje marginalan za osjetljivu svemirsku simulaciju.
Nerđajući čelik 316L sa niskim sadržajem ugljenika i dodatkom molibdena obezbeđuje bolje performanse vakuuma. Stabilizirana mikrostruktura smanjuje evoluciju ugljika, a poboljšana otpornost na koroziju održava čistoću površine. Vakuumski-paljeni 316L, sa-vakuumskom toplotnom obradom za odstranjivanje isparljivih materija, postiže stope ispuštanja gasova prihvatljive za mnoge aplikacije za simulaciju svemira.
Inconel 600 i 625 nude vrhunsku vakuumsku kompatibilnost. Matrica nikl-hroma visoke čistoće i stabilne oksidne skale razvija minimalan gas. Ove legure održavaju čvrstoću i duktilnost u rasponu temperatura, odupirući se pucanju koje bi stvorilo svježe površine koje ispuštaju plin. Premija troškova-2-3x u odnosu na nerđajući materijal je opravdana za kritične optičke ili instrumentalne aplikacije.
Prema podacima vakuumskog inženjerstva, stope ispuštanja gasova variraju za redove veličine između materijala i površinskih uslova. Pravilno pripremljen Inconel postiže 10^-12 Torr-litara/sec-cm²; loše pripremljen 304 može biti 10^-8 ili gore. Ova razlika od 10.000x određuje da li će osjetljiva svemirska simulacija biti uspješna ili neuspješna.
Titanijum i legure titanijuma predstavljaju alternativu za specifične primene. Odličan omjer snage-/{2}}odnosa težine koristi aero-svemirskom hardveru, a djelovanje titanijuma na dobivanje može zapravo poboljšati kvalitet vakuuma apsorbirajući zaostale plinove. Međutim, toplinska provodljivost niža od čelika stvara izazove u dizajnu za prijenos topline, zahtijevajući modificiranu unutrašnju geometriju grijača.
Završna obrada površine kritično utiče na ispuštanje gasova. Elektropoliranjem se stvara glatka, pasivna površina sa minimalnom kontaminacijom. Mehaničko poliranje ostavlja površinski -očvrsnuti sloj sa poboljšanim ispuštanjem plinova. Kemijska pasivizacija poboljšava stabilnost oksidnog sloja. Ovi površinski tretmani, u kombinaciji sa odabirom osnovnog materijala, određuju performanse vakuuma.
Karakteristike toplotnog zračenja su bitne u vakuumskom grijanju. Površinska emisivnost određuje efikasnost zračnog prijenosa topline u odsustvu konvekcije. Oksidirane površine imaju visoku emisivnost; polirani metali imaju nisku. Površinska obrada plašta grijača može biti optimizirana za efikasnost zračenja ili minimalno ispuštanje plinova, što zahtijeva-odluku o kompromisu.
Prema iskustvu postrojenja za simulaciju prostora, odabir materijala za grijač je drugi nakon dizajna komore u određivanju performansi sistema. Ulaganje u vrhunske materijale i pripremu površine se vraća kroz poboljšanu vjernost simulacije, smanjenu kontaminaciju proizvoda za testiranje i produžene intervale održavanja za čišćenje komore.
Protokoli testiranja potvrđuju kompatibilnost vakuuma. Analiza rezidualnog gasa tokom termičkog ciklusa identifikuje proizvode i stope evolucije. Mjerenja gubitka mase kvantifikuju ispuštanje gasova. Ovi specijalizovani testovi, izvan standardne kvalifikacije grijača, osiguravaju prikladnost za simulaciju prostora.
