9月16日，特斯拉老板馬斯克的私人太空探索技術公司太空探索技術公司用獵鷹9號火箭成功發射了首個商業載人航天任務靈感4號——“龍飛船”，將4名普通乘客送入太空，完成了為期3天的繞地球軌道奇幻之旅。進壹步驗證商業航天企業具備從運載火箭到載人飛船的全鏈條服務能力，隨時可以打開商業航天旅遊的市場。
不僅是歐美、中國等航天強國的國家航天機構，就連私人公司也為自己制定了雄心勃勃的航天計劃。太空探索技術公司等新興公司的成功首先表明了壹件事:商業太空旅行充滿了樂觀情緒，有壹個行業將受益於航空航天市場的巨大增長:潔凈室。在本文中，CleanRoomTec將討論這些潔凈室部門是如何協同工作的。
據管理顧問預測，未來20年全球空間技術市場將增長10倍，2040年達到27000億歐元。許多科學家、工程師、供應商和服務提供商將從這種前所未有的增長中發財。當然，作為對抗飛船的最後壹道防線，潔凈室技術人員也將受益匪淺。因為幾乎所有參與太空旅行的人都會執行同樣的任務:潔凈室及其清潔技術。
潔凈室技術是航空的最後壹道防線。
最大限度地提高可靠性，降低故障率。
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在太空旅行中，任務失敗往往是因為細節。當歐洲航天局(ESA)阿麗亞娜4號在1990發射時，是管道中的壹塊破布導致了墜毀。1994有兩次錯誤的啟動，因為灰塵使渦輪泵癱瘓。這種情況不僅發生在歐洲航天局，也發生在美國國家航空航天局，他們五次修復了哈勃望遠鏡的制造缺陷，因為主鏡被磨損得太平了幾微米，但發現時已經太晚了，因為它已經被發射到太空中了。衛星到達預定軌道時必須保持100%的功能，才能獲得數十年的服務任務。壹旦進入太空，修理和清潔通常是不可能的。
通過事故後的誤差分析，工程師們體會到了失敗任務的痛苦和高昂代價。這使得工程師能夠積累經驗，發展潔凈室及其技術。畢竟這種精細化工與太空旅行的安全性和可靠性息息相關。
航空航天制造是精密制造的前沿領域，零件必須保持嚴格的清潔。因為即使是很小的顆粒也會危及任務。臟汙的光學元件、臟汙的焊點和臟汙的軸承是必須防止的薄弱點。發射前，漫遊者和太空望遠鏡被放置在幹凈的房間裏，以防止損壞這些寶貴的有效載荷。衛星是沿著壹條長長的潔凈室鏈產生的。這包括與潔凈室技術密切相關的組件、運輸、發射場和空間的生產和集成。
在其所有空間設施的制造之間，美國國家航空航天局在全國各地有許多潔凈室，包括其學術和商業合作夥伴設施。這些潔凈室有助於準備關鍵的飛行組件任務，並且不受灰塵、細菌、毛發和空氣汙染顆粒等有害汙染物的影響，因為這些汙染物的存在會損壞價值數百萬美元的航天器上的敏感儀器。
隨著飛機和火箭的控制和監視功能越來越精確，生產中對精度的要求也越來越高。因此，潔凈室技術的進壹步發展為航天工業提供了強有力的保障——可靠性最大化，即降低發射機和有效載荷的故障率，這是潔凈室對當今太空旅行的重要貢獻。
潔凈室部門的整合與協調
將汙染物控制在最低水平。
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美國國家航空航天局和其他機構對太空產品的汙染水平有嚴格的規定。環境汙染物，如灰塵、指紋、顆粒、蒸汽、微生物和細菌，是開發空間儀器和部件的重要考慮因素。這些散落的灰塵顆粒或指紋可能會損壞或損壞科學儀器。
潔凈室標準由聯邦和國際權威機構規定，並按等級指定，等級是允許的顆粒尺寸和每單位體積數量的指示。國際標準化組織標準:
根據潔凈室的等級名稱，潔凈室具有特殊的系統和功能來控制汙染。這些包括隔離空氣過濾、濕度和溫度系統；供員工進出潔凈室的休息室；工人專用防護服，包括工作服、鞋套、口罩、手套、發網和護目鏡。潔凈室中的設備也受到控制，從而不會產生空氣或顆粒汙染。
開發航天器的挑戰之壹是組裝過程中操縱部件所需的空間。現場高棚潔凈室使工程師能夠靈活設計大型航天器。這個萬級潔凈室還有壹個大型控制室，壹個環境測試真空室，壹個工作人員穿幹凈衣服的前廳和壹個潔凈室。
空間設備潔凈室的定量設計對空氣懸浮粒子的控制有著極高的要求。空氣模塊化過濾系統(MFS)由便攜式HEPA過濾裝置組成，旨在過濾潔凈室空氣以消除工作級汙染。該設計是通用的，允許使用單個或多個單元。MFS由HEPA送風裝置、回風裝置(HEPA或非HEPA)和全側ESD墻組成。因為該裝置在潔凈室中過濾潔凈空氣，所以標準ISO 8(100，000)面積將保持在ISO 7 (100，000)以下。主要目標是實現90 +/- 30英尺/分鐘的連續層流速度。保持粒子在整個空間運動，粒子群低於ISO 7(10000)進行活動。該設計可以通過完全打開天花板通道來實現這壹目標，並允許模塊化設計來適應不斷變化的要求和設備放置。側壁設計取決於具體的客戶要求或人員進入點。
降落在其他天體上的探測器對純度的要求最高。它們必須沒有顆粒和細菌。如果孢子或桿菌隨探測器壹起行進，在尋找外星生命時會影響測量結果。還會違反《《外層空間條約》》的壹部分——締約國從事外層空間(包括月球和其他天體)的研究和探索時，應當避免有害汙染。所以在飛船工作休息期間，紫外線燈可以殺死空氣中的細菌。模塊經過放射性輻射、充入氯氣或加熱至140°c以上。在達到細菌數量的下限之前，應采取消毒措施。完全無菌整合是不可能的。因此，對登陸部隊進行全面消毒是不可避免的。
所有高級潔凈室都配有空調。它們的溫度通常為22攝氏度(+/-3攝氏度)，相對濕度為55% (+/-10%)。受控的濕度可以保護電子元件，因為幹燥的空氣會導致電擊穿。ESD(靜電放電)地板也可以防止閃絡。防靜電設備，包括易損耗的衣服、鞋子和手套，適用於防止100伏以上的電壓。
運行期間的蒸汽必須通過通風系統排出。從天花板到地板的垂直低湍流置換流是壹種理想的方式。另壹種可能性是水平流動——排出表面由壹個網格組成，網格上有許多帶風扇和終端過濾器的過濾風扇裝置。工作臺的表面通常穿孔，以允許空氣流過而不幹擾湍流。員工通過ISO 7/8氣閘系統進入ISO 5潔凈室，根據更高的要求調整服裝。
偵察衛星等光學系統極其靈敏的衛星，都集成在5級潔凈室中。光學表面的顆粒會增加散射光成分，而分子雜質會造成光譜幹擾。用軟刷清潔既費時又會劃傷塗層。洗後可能會留下條紋。因此，當務之急是盡可能避免壹切汙染。因此，矽膠不應用於潔凈室。矽酮會在20多年後蒸發，從而釋放出分子。
其他設備功能包括專門配備的起重機，帶有密封驅動裝置和塗層皮帶。這是因為葉輪會磨損，潤滑過的懸繩會釋放氣體。
除了技術，關鍵因素永遠是人——潔凈室最大的汙染源，因為他釋放1比0.3多3000萬？m粒子。(相關文章請閱讀《最大汙染源控制|基於RFID技術的潔凈室人員精準管理識別系統》)。因此，在清潔區域活動的人會穿上特殊的防護服。這些保護的是產品，而不是人。因此，潔凈室長袍或工作服、潔凈室鞋和頭套是強制性的，胡子佩戴者的胡子繃帶也是強制性的。任何駕駛飛機的人都必須戴手套。部件只能通過氣閘進出飛機。
雖然是潔凈室，但房間不是無塵的，必須按照方案和規定進行清潔。汙染物會沈積在地面上或表面的安靜區域。每天用拖把和蒸餾水擦拭壹次房間是必要的。
還需要每年對潔凈室本身進行壹次重新認證和校準。
太空望遠鏡觀察宇宙是非常重要的。
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在展望未來的太空旅行潔凈室時，更高的要求和成本顯得尤為突出。壹顆長約5米的衛星需要300平方米左右的面積。每平方米的價格是基於每天幾百歐元的使用費。這意味著僅潔凈室的成本就吞噬了數百萬美元。
在處理這些成本時，在商業項目中可以看到，租戶傾向於選擇更便宜的，即潔凈室等級過低或降低使用壽命。自動化沒有出路，衛星集成還是手工。
特別是光學系統增加了對潔凈室的要求。例如，太空望遠鏡可以觀察越來越遠的太空，或者拍攝更詳細的地球照片。目前人類只能看到估計的100000000萬億顆恒星中的壹小部分，對太空更深入的觀測需要更精確的技術。這方面的壹個例子是歐空局項目雅典娜，這是壹個X射線望遠鏡，其鏡面結構由數百萬微米大小的矽片制成。邊長僅為10 cm的微小衛星也需要更高的潔凈室質量。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是有史以來最大最復雜的太空望遠鏡。美國國家航空航天局把它設計成像折紙花壹樣折疊，做成適合火箭的樣子，然後把它發射到太空。軸承是定位結構的壹部分，可以定位天線，維持望遠鏡與地球的數據鏈接，讓人類見證韋伯的驚人發現。軸承及其傳動系統部件的潔凈度需要在更高的潔凈室中進行無縫、靈活的裝配，因此需要盡可能拒絕任何灰塵。
系統越小，對灰塵越敏感。在未來，這樣的衛星將被集成到ISO 5或更高的潔凈室中。這可以通過僅在有限的區域建立更高的水平來控制或增加成本來實現。
如果員工甚至對著太陽能電池板呼吸，他們的表現就會顯著下降。這是永久性的，清潔不會改變這壹點。用於供應和循環空氣的非特定活性炭過濾器可以過濾掉分子。這壹標準將很快應用於每壹個ISO 5潔凈室。更嚴格的標準也必須適用於測量技術。到現在為止，接觸采樣器好幾天了，只能進行後續分析。為了立即消除源頭，需要實時測量。
太空垃圾將成為地球上人們家門前最大的障礙。
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衛星集成需要大量傳輸。鏈條中最薄弱的環節決定了最終的質量。因此，運輸的條件必須與壹體化的條件相同。原則上，運輸容器是固體8級移動潔凈室，包括氣候控制。它通常充滿幹燥的氮氣，並在輕微過壓下加壓。在衛星機身從上方或側面進入之前，粗略預清潔的運輸容器在氣閘室中被仔細清潔。
集裝箱只在主氣閘室與衛星相遇。太陽能集熱器和天線等大型配件單獨運輸。用平板車運輸時，沖擊力只能靠阻尼傳遞。為此，容器和衛星的支撐結構由彈簧元件分開。
衛星在有大型ISO級和8級潔凈室的測試中心進行測試，這些潔凈室並非在每個集成站點都有。從中央潔凈室進入測試設施，模擬負壓、溫度場景、振動等空間條件。
在“振動器”上，衛星的振動方式與發射時相同。如果組件在此過程中斷裂，可以及時加固或重新設計安裝部件，並確定其尺寸。為了避免不必要地提高潔凈室的質量要求，包括了敏感的子系統。測試成功後，衛星通常由貨機直接送往發射場。用於空運的運輸容器必須符合IATA(國際航空運輸協會)的要求。
發射場還必須保持潔凈室的質量。衛星將在壹個獨立的封閉有效載荷艙內的壹個清潔房間內組裝。將集成艙與火箭空間分離的優勢是通過額外的適配器購買的。另壹種可能是將衛星直接安裝在載體上。在這種情況下，運載器和有效載荷之間的接口水平延伸到潔凈室，在潔凈室中放置衛星並與夾緊環連接。在關閉外殼(整流罩)之前，會檢查“偷渡者”是否已經悄悄進入。當炮彈在100 km高度被吹走時，大氣很稀薄，不再有被大氣汙染物“走私”的風險。
雖然人類努力在潔凈狀態下發送天空信使，卻忽略了生命周期另壹端的衛星——太空垃圾。歐空局model MASTER-2005假設在環繞地球的軌道上有60多萬個直徑超過10毫米的物體。其他模擬估計有6543.8+0.5億個毫米大小的物體。當他們接近飛船時，需要進行規避機動，國際空間站被迫不時進行航向修正。航天國家要想清理地球軌道上的垃圾，還有壹大堆工作等著他們。
如果人類成功清掃了家門口的太空垃圾，這將證明他們長期定居太陽系的努力——為了從這裏出發，未來他們可能會繼續征服和殖民新的行星世界。
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