Vietnamský doktorát se snaží snížit teplotu materiálu pro ochranu kosmických lodí.

Dr. Le Thi Quynh Trang a japonští vědci objevili metodu, jak snížit tok tepla skrz materiály, což pomáhá chránit povrchy kosmických lodí a satelitů.

Studie byla publikována v časopise Nature Dr. Trangem z Institutu pro výzkum a vývoj pokročilých technologií na Univerzitě Duy Tan ve spolupráci s profesory z Japonska. Vědci se domnívají, že snížení tepelného toku elektronů a iontů je jedním z důležitých problémů přispívajících k ochraně povrchů satelitů a kosmických lodí.

V rozhovoru pro VnExpress Dr. Trang vysvětlil, že když jsou elektrony a ionty při vysokých teplotách, snadno se pohybují a srážejí s kovovými povrchy. V důsledku toho může dojít k poškození kovového povrchu. Výzkumný tým použil vnější magnetické pole, vytvořené proudem protékajícím 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 vliv topného drátu na částice a tepelný tok.

Simulace plazmatu jsou omezeny vakuem. Obrázek: Výzkumný tým

Dr. Trang vysvětlil, 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 rotují kolem siločar magnetického pole. Zejména koncentrované magnetické pole (s maximální magnitudou ve středu a rychle klesající směrem od středu) může vytvářet magnetická zrcadla. Tato zrcadla pomáhají zadržet většinu plazmových částic, které se přes ně pohybují, a umožňují pouze částicím s dostatečnou rychlostí opustit zrcadlo a pohybovat se směrem ven. Tok vysokoenergetických částic se tak před dopadem na kovový povrch sníží.

Tým při vysvětlování použití topného drátu ve svém výzkumu uvedl, že magnetické pole generované vodičem je nepřímo úměrné vzdálenosti od drátu; čím dále od vodiče, tím menší je magnetické pole. Jinými slovy, vodič může vytvářet koncentrované magnetické pole. Použití elektrických výbojů může změnit strukturu magnetického pole systému a ovlivnit směr toku částic. Po pečlivém studiu tým dospěl k závěru, že vysoký tepelný tok je na povrchu kovu při použití elektrických výbojů výrazně snížen.

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

Dr. Trang se domnívá, že výsledky výzkumu jsou důležité a mohly by se stát potenciálním kandidátem pro snížení toku vysokoenergetických částic na kovové povrchy, čímž by se stínily povrchy satelitů a kosmických lodí před proudy vysokoenergetických iontů a elektronů. Optimisticky předpovídá, že tato výzkumná metoda by mohla být brzy aplikována v praxi. „Tým dále prozkoumá proveditelnost naší navrhované metody při jejím experimentálním uvedení,“ uvedla Dr. Trang.

Mnoho vědců se zabývá výzkumem nových materiálů a řešení povrchové ochrany pro kosmické lodě a satelity. Například NASA kdysi použila samoodlupující se tepelný štít potažený uhlíkovými vlákny, aby zabránila shoření kosmické lodi s lidmi na Mars po jejím návratu na Zemi.

V roce 2021 vyvinuli čínští vědci nový typ dvouvrstvé polyimidové nanokompozitní membrány, která by mohla být použita k účinnější ochraně vnějších povrchů kosmických lodí.

vnexpress.net