Vietnamský lékař našel způsob, jak snížit zahřívání materiálu pro ochranu kosmické lodi

Dr. Le Thi Quynh Trang a vědci v Japonsku našli metodu, která pomáhá snižovat tok tepla na materiálech a chrání tak povrch kosmických lodí a satelitů.

Práce byla publikována v časopise Nature Dr. Trangem z Institutu pro výzkum a vývoj pokročilých technologií Univerzity Duy Tan a profesory z Japonska. Výzkumníci zjistili, že snížení tepla elektronického a iontového toku je jedním z důležitých problémů, které přispívají k ochraně povrchu satelitů a kosmických lodí.

V rozhovoru pro VnExpress Dr. Trang uvedl, že když jsou elektrony a ionty při vysokých teplotách, snadno se pohybují a srážejí s kovovým povrchem. V důsledku toho může být kovový povrch zničen. Výzkumný tým použil vnější magnetické pole, vytvořené elektrickým proudem procházejícím topným drátem. Model plazmového toku, zahrnující elektrony a ionty v malé oblasti, byl vytvořen pomocí dvou prostorových rozměrů a tří souřadnic pro rychlost, aby se určil dopad topného drátu na částice a tepelný tok.

Simulace plazmatu uzavřeného vakuem. Foto: Výzkumný tým

Dr. Trang uvedl, že při simulaci pohybu plazmových částic na okraji tokamaku tým zjistil, že magnetické pole může měnit směr a intenzitu tepelného toku, protože elektrony a ionty se pohybují kolem siločar magnetického pole. Zejména koncentrované magnetické pole (magnetické pole má maximální velikost ve střední oblasti a v oblasti daleko od středu rychle klesá) má schopnost vytvářet magnetická zrcadla. Tato zrcadla pomáhají zadržet většinu plazmových částic při jejich pohybu a umožňují pohyb ven pouze částicím s rychlostí dostatečně velkou na to, aby prošly zrcadlem. Proto se tok vysokoenergetických částic před dopadem na kovový povrch sníží.

Při vysvětlování použití topných drátů ve studii skupina uvedla, že magnetické pole vytvořené drátem je nepřímo úměrné vzdálenosti od drátu, čím dále je drát, tím menší je magnetické pole. Jinými slovy, drát může vytvořit koncentrované magnetické pole. Použití elektrických paprsků může změnit strukturu magnetického pole systému zařízení a ovlivnit směr toku částic. Po pečlivém výzkumu skupina dospěla k závěru, že vysoký tepelný tok na povrchu kovu je při použití elektrických paprsků výrazně snížen.

Kosmická loď Crew Dragon používá pokročilé materiály k ochraně svého povrchu. Foto: SpaceX.

Dr. Trang se domnívá, že výsledky výzkumu hrají důležitou roli a mohou se stát potenciálním kandidátem při snižování toku vysokoenergetických částic na kovové povrchy, a tím hrát roli při stínění povrchu satelitů a kosmických lodí před toky vysokoenergetických iontů a elektronů. Je optimistická, že tato výzkumná metoda bude brzy aplikována v praxi. „Skupina bude dále zkoumat proveditelnost navrhované metody při jejím zavedení do praxe,“ uvedla Dr. Trang.

Mnoho vědců se zabývá výzkumem nových materiálů a řešení povrchové ochrany pro kosmické lodě a satelity. NASA použila tepelný štít potažený odlupovatelným uhlíkovým vláknem, aby zabránila spálení kosmické lodi s lidmi na Mars při návratu na Zemi.

V roce 2021 vyvinuli čínští vědci nový typ dvouvrstvé polyimidové nanokompozitní fólie, kterou lze použít k účinnější ochraně vnějších povrchů kosmických lodí.

vnexpress.net