Kosmosa simulācijas kameras rada unikālu vidi kārtridžu sildītājiem. Vakuuma apstākļi novērš konvektīvo siltuma pārnesi, padarot visu apkuri izstarojošu vai vadošu. Siltuma cikls starp kriogēno un paaugstināto temperatūru -imitējot orbitālos apstākļus-notiek ātri un atkārtoti. Izplūdes prasības ierobežo materiālus, kas var piesārņot optiskās virsmas vai jutīgus instrumentus. Standarta rūpniecisko sildītāju materiāli un konstrukcijas šajā prasīgajā pielietojumā neizdodas.
Nerūsējošais tērauds 304, kas ir izplatīts izmantošanai atmosfēras apstākļos, nepieļaujami izplūst vakuumā, ja vien tas nav īpaši apstrādāts. Ūdeņradis un oglekļa monoksīds attīstās no lielapjoma materiāla un virsmas piesārņojuma, nogulsnējot uz aukstām optiskām virsmām un pasliktinot veiktspēju. Elektropulēšana un cepšana vakuumā samazina gāzu izdalīšanos, bet nenovērš to; 304 joprojām ir nenozīmīga jutīgai telpas simulācijai.
Nerūsējošais tērauds 316L ar zemu oglekļa saturu un molibdēna piedevu nodrošina labāku vakuuma veiktspēju. Stabilizētā mikrostruktūra samazina oglekļa izdalīšanos, un uzlabota izturība pret koroziju uztur virsmas tīrību. Vakuuma-316 L ar vakuuma apstrādi, lai izvadītu gaistošas vielas, tiek sasniegts izplūdes ātrums, kas ir pieņemams daudzām kosmosa simulācijas lietojumprogrammām.
Inconel 600 un 625 piedāvā izcilu saderību ar vakuumu. Niķeļa-hroma matrica ar augstu tīrības pakāpi un stabilu oksīda skalu izdala minimālu gāzi. Šie sakausējumi saglabā izturību un elastību visā temperatūras diapazonā, izturot plaisāšanu, kas radītu svaigas virsmas, kas izplūst. Izmaksu piemaksa-2–3 reizes salīdzinājumā ar nerūsējošo materiālu ir pamatota kritiskām optiskām vai instrumentu lietojumprogrammām.
Saskaņā ar vakuuma inženierijas datiem izplūdes ātrums atšķiras atkarībā no materiāla un virsmas apstākļiem. Pareizi sagatavots Inconel sasniedz 10^-12 Torr- litrus/sek-cm²; slikti sagatavots 304 var būt 10^-8 vai sliktāks. Šī 10 000 reižu atšķirība nosaka, vai jutīgā kosmosa simulācija ir veiksmīga vai neveiksmīga.
Titāns un titāna sakausējumi nodrošina alternatīvu īpašiem lietojumiem. Lieliska izturības-un-svara attiecība ir labvēlīga aviācijas un kosmosa aparatūrai, un titāna piesaistes darbība faktiski var uzlabot vakuuma kvalitāti, absorbējot atlikušās gāzes. Tomēr siltumvadītspēja, kas ir zemāka par tēraudu, rada dizaina problēmas siltuma pārnesei, tādēļ ir nepieciešama modificēta iekšējā sildītāja ģeometrija.
Virsmas apdare kritiski ietekmē gāzu izdalīšanos. Elektropolēšana rada gludu, pasīvu virsmu ar minimālu iesprostoto piesārņojumu. Mehāniskā pulēšana atstāj virsmas apstrādātu-sacietējušu slāni ar uzlabotu izplūdi. Ķīmiskā pasivēšana uzlabo oksīda slāņa stabilitāti. Šīs virsmas apstrādes metodes apvienojumā ar pamatmateriālu izvēli nosaka vakuuma veiktspēju.
Siltuma starojuma raksturlielumiem ir nozīme vakuuma karsēšanā. Virsmas izstarojuma koeficients nosaka radiācijas siltuma pārneses efektivitāti, ja nav konvekcijas. Oksidētām virsmām ir augsta emisijas spēja; pulētiem metāliem ir zems. Sildītāja apvalka virsmas apstrādi var optimizēt, lai nodrošinātu starojuma efektivitāti vai minimālu izplūdi, tādēļ ir nepieciešams kompromisa lēmums.
Saskaņā ar kosmosa simulācijas iekārtu pieredzi, sildītāja materiāla izvēle ir otrā vieta aiz kameras konstrukcijas sistēmas veiktspējas noteikšanā. Ieguldījumi augstākās kvalitātes materiālos un virsmas sagatavošanā atmaksājas, pateicoties uzlabotai simulācijas precizitātei, samazinātam testa priekšmetu piesārņojumam un pagarinātiem apkopes intervāliem kameras tīrīšanai.
Testēšanas protokoli apstiprina vakuuma saderību. Atlikušo gāzu analīze termiskā cikla laikā identificē evolūcijas produktus un ātrumus. Masas zuduma mērījumi nosaka izplūdes daudzumu. Šie specializētie testi, kas pārsniedz standarta sildītāja kvalifikāciju, nodrošina piemērotību telpu simulācijas darbam.
