TerraXcube调查了极端环境的影响

直到最近，要知道任何东西在极冷、极热或极低气压下发生了什么，唯一的方法就是把它带到一个适当极端的地方，在那里进行测试——这是大规模的测试。然而，当涉及到变量的复制或控制时，这是昂贵的，通常是危险的，而且是碰运气的。

尽管在专门设计的室内进行小规模环境测试已经有几十年的历史了，但是太阳能电池板、技术服装、无人机、推土机，甚至人类、植物和其他生物，现在都可以在意大利蒂罗尔的博尔扎诺进行极限测试terraXcube．

terrxcube的团队可以匹配从海平面到珠穆朗玛峰顶部的大气压力，模拟暴风雪和暴雨、强风、极端潮湿或干旱的沙漠，以及-40°C到+60°C的温度，以及以上所有温度的组合。

Christian Steurer是该中心的主任。“我们在世界上是独一无二的，因为我们可以在一个大舱内运行如此多不同的环境参数的组合。大多数与我们类似的其他设施在商业上仅限于汽车行业的所有者运营商。此外，他们倾向于为不同的参数使用不同的腔室——例如，一个用于积雪，另一个用于温度。我们的最大优势是，我们可以在不同高度制造风加雨或雪，在单一空间内同时模拟风暴或台风。”

在那一天E&T参观了设施，外面是15°C和阳光，但-10°C和雪在气候箱里，有一点冰雾。terraXcube坐落在波尔扎诺Eurac研究中心的一栋普通办公楼内。

为了防止整栋建筑震动，同时让邻居们不会抱怨噪音，这个房间必须建在由弹性橡胶类材料制成的浮动地板上，以减弱环境控制系统的多个泵和马达所产生的噪音和振动。12m x 6m x 5m空间的墙壁由钢和混凝土构成，以保证内部压力。结构必须是灵活的，以便在低内部压力下(模拟高海拔)，墙壁可以向内弯曲1-2cm。

同时，根据测试的性质，用两种不同的方式模拟海拔。在高空进行机械试验时，真空泵吸出空气，直到内部压力达到0.33个大气压，即海平面的三分之一，或相当于9 000米大气压。如果有人类参与生理测试，那么研究小组就会利用膜技术降低舱内的氧气分压，去除氧气，同时用氮气代替，模拟高空呼吸的大气及其对人体的影响。

任何试验的设定温度必须在整个空间内保持一致，变化最小至正负1℃。为了达到这一目的，进入腔室的空气在腔室上方1米的空间内进行预处理。一个两级冷却系统被用来把舱室拉到极低的温度。第一种是使用氢氟烯烃气体制冷剂将内部温度降低到-10°C。第二种是基于二氧化碳的，它能使密室达到零下40°C的最低温度。经过预处理的空气流入室内，通过内衬墙壁的不锈钢板上的小孔循环，以确保气流均匀，温度均匀。

房间也有两层墙壁，它们之间有20厘米的空隙。这个空域有自己的空调系统，既绝缘又节能。保持缝隙中的空气温度在20°C左右，还可以防止墙壁上凝结，这会促进真菌生长，对在室内工作的人有害。

“当客户需要雪的时候，真正的乐趣就开始了。我们经常被要求在测试设备上沉积一定数量的雪，”Steurer说。一个为火车生产灯光的客户要求terrxcube模拟一列火车在暴风雪中行驶。雪有很多种;例如，结构和体积大的蓬松雪花与潮湿的致密雪的表现就截然不同。

列车的灯系统有一个加热和除冰系统;这些测试是为了评估这些灯在不同冰雪条件下的能见度，以确认这些安全关键灯可以在暴风雪中发光，并穿透它们自己的除冰系统。

幸运的是，terraXcube有一个专业的造雪合作伙伴，那就是中国的造雪枪制造商Technoalpin——一家负责最近北京冬奥会造雪的全球公司。枪膛内装有两支雪炮;未来的目标之一是进一步完善对雪室内雪的质量、数量和方向的控制。

当E&T当快速电动汽车充电公司Alpitronic来到这里，测试他们的两台超级充电器在雪、冰和融化循环条件下的性能，模拟春天的山区天气。硬件工程师彼得·格鲁伯(Peter Gruber)就职于这家总部位于博尔扎诺的公司，该公司设计的超级充电器能够在10分钟内为一辆电动汽车充电300千瓦，增加100公里的续航里程。“我们有自己的房间，可以告诉我们温度范围，但我是来这里看雪的，”他笑着说。“在这里测试很容易，我们可以设置参数，不依赖于上帝和天气。”

去年，该公司在terraXcube进行了一系列测试，检查了在+50°C到-30°C范围内的电力电子设备的性能，并在此基础上改进了冷却风扇控制系统。“一个安静的风扇系统是必须的——人们会对一个社区持续的噪音问题感到愤怒，即使只是嗡嗡声。但今天，我来这里是为了检查电缆管理系统在几厘米厚的积雪下的一系列冻结和融化循环中的性能。”一切都表现良好，室中的宝马i3在-10°C接受正确的充电。这种超级充电器设计用于安装在加油站，也用于为几家顶级汽车公司从工厂生产线上下来的新电动汽车快速充电。

除了雪，这个房间还可以利用两个风力发电机涡轮机产生每秒30米的大风，或称为博福特11级大风，相当于一场猛烈的风暴，略低于飓风。将这些非常高的风与驱动的雨结合起来，对测试卫星或电信圆顶盖的边缘渗透性非常有用，应用范围从国际航运和军用车辆到露营商队上的电视接收器。风吹的雨也被用来测试天线的设计——湿气会抑制无线电波的传输，如果让它结冰，基本上天线就会失去功能。另一个用例是自动驾驶汽车传感器设计的测试——水会干扰激光雷达的有效工作，激光雷达是自动驾驶汽车导航的关键光基雷达系统。

在立方体内部可控条件下测试与技术的交互，还可以优化人机界面:设备能否在极端条件下高效运行，需要适应的是机器还是操作员?公共汽车、坦克、其他军用和农业机械以及工业机器人都曾在试验室内进行过测试，通常是在设计原型阶段，然后返回进行重复测试，因为设计要根据极端环境压力下的性能进行修改。公司经常在极端条件下返回进行最终产品的功能认证。

最近有很多航空无人机的测试，因为公司试图了解叶片结冰和强风对飞行系统的影响，并获得他们的飞行器在敏感地区飞行的认证。

服装和织物设计师也用这个盒子来测试各种东西，从在寒冷的环境下测试高级时装冬季派克大衣，到在大风和倾盆大雨中测试骑行服的性能——这是骑行者可能遇到的最糟糕的情况。2022年5月，达尔实验室测试了一套专门为南极最恶劣条件设计的保暖服。该防护服必须在零下40°C的环境中保护穿着者，并能抵御零下70°C的风寒。
当模特和志愿者在这些有时很残酷的条件下工作时，参与者的身体上有多个生理传感器，并被持续监测身体核心温度、血压、氧饱和度、心率和心电图，医生也会持续在场，以确保安全。房间内可同时容纳15人。还有其他的环保机构，但很少有对所有人开放的，大多数是商业敏感的汽车部门的单参数用途。

terraXcube的独特之处在于可以同时操纵的参数数量之多——而且每个人都喜欢雪。