Βιετναμέζος γιατρός βρίσκει τρόπο να μειώσει τη θερμότητα των υλικών για να προστατεύσει το διαστημόπλοιο

Ο Δρ. Le Thi Quynh Trang και επιστήμονες στην Ιαπωνία βρήκαν μια μέθοδο που βοηθά στη μείωση της ροής θερμότητας στα υλικά, ώστε να προστατεύεται η επιφάνεια των διαστημοπλοίων και των δορυφόρων.

Η εργασία δημοσιεύθηκε στο Nature από τον Δρ. Trang, του Ινστιτούτου Έρευνας και Ανάπτυξης Προηγμένης Τεχνολογίας, του Πανεπιστημίου Duy Tan, και καθηγητές από την Ιαπωνία. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η μείωση της θερμότητας της ροής ηλεκτρονικών και ιόντων είναι ένα από τα σημαντικά ζητήματα, που συμβάλλει στην προστασία της επιφάνειας των δορυφόρων και των διαστημοπλοίων.

Μιλώντας στο VnExpress , ο Δρ. Trang είπε ότι όταν τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα βρίσκονται σε υψηλές θερμοκρασίες, κινούνται εύκολα και συγκρούονται με την μεταλλική επιφάνεια. Ως αποτέλεσμα, η μεταλλική επιφάνεια μπορεί να καταστραφεί. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, που δημιουργείται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του θερμαντικού σύρματος. Δημιουργήθηκε ένα μοντέλο ροής πλάσματος, που περιλαμβάνει ηλεκτρόνια και ιόντα σε μια μικρή περιοχή, χρησιμοποιώντας δύο χωρικές διαστάσεις και τρεις συντεταγμένες για την ταχύτητα, για να προσδιοριστεί η επίδραση του θερμαντικού σύρματος στα σωματίδια και τη ροή θερμότητας.

Προσομοίωση πλάσματος περιορισμένου από κενό. Φωτογραφία: Ερευνητική ομάδα

Ο Δρ. Trang είπε ότι κατά την προσομοίωση της κίνησης των σωματιδίων πλάσματος στην άκρη του tokamak, η ομάδα διαπίστωσε ότι το μαγνητικό πεδίο μπορεί να αλλάξει την κατεύθυνση και την ένταση της ροής θερμότητας επειδή τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα κινούνται γύρω από τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου. Συγκεκριμένα, το συγκεντρωμένο μαγνητικό πεδίο (το μαγνητικό πεδίο έχει μέγιστο μέγεθος στην κεντρική περιοχή και μειώνεται ταχέως στην περιοχή μακριά από το κέντρο) έχει την ικανότητα να σχηματίζει μαγνητικά κάτοπτρα. Αυτά τα κάτοπτρα βοηθούν στη συγκράτηση των περισσότερων σωματιδίων πλάσματος καθώς κινούνται και επιτρέπουν μόνο στα σωματίδια με ταχύτητα αρκετά μεγάλη ώστε να περάσουν μέσα από τον καθρέφτη να κινηθούν προς τα έξω. Επομένως, η ροή των σωματιδίων υψηλής ενέργειας μειώνεται πριν χτυπήσει την μεταλλική επιφάνεια.

Εξηγώντας τη χρήση θερμαντικών καλωδίων στη μελέτη, η ομάδα ανέφερε ότι το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από ένα καλώδιο είναι αντιστρόφως ανάλογο με την απόσταση από το καλώδιο, όσο πιο μακριά είναι το καλώδιο, τόσο μικρότερο είναι το μαγνητικό πεδίο. Με άλλα λόγια, το καλώδιο μπορεί να δημιουργήσει ένα συγκεντρωμένο μαγνητικό πεδίο. Η χρήση ηλεκτρικών ακτίνων μπορεί να αλλάξει τη δομή του μαγνητικού πεδίου του συστήματος της συσκευής, επηρεάζοντας την κατεύθυνση της ροής των σωματιδίων. Μετά από προσεκτική έρευνα, η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η υψηλή ροή θερμότητας μειώνεται σημαντικά στην μεταλλική επιφάνεια κατά τη χρήση ηλεκτρικών ακτίνων.

Το διαστημόπλοιο Crew Dragon χρησιμοποιεί προηγμένα υλικά για την προστασία της επιφάνειάς του. Φωτογραφία: SpaceX.

Η Δρ. Τρανγκ πιστεύει ότι τα αποτελέσματα της έρευνας παίζουν σημαντικό ρόλο και μπορούν να αποτελέσουν πιθανό υποψήφιο στη μείωση της ροής σωματιδίων υψηλής ενέργειας σε μεταλλικές επιφάνειες, παίζοντας έτσι ρόλο στην θωράκιση της επιφάνειας των δορυφόρων και των διαστημικών σκαφών από ροές ιόντων και ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας. Είναι αισιόδοξη ότι αυτή η ερευνητική μέθοδος θα εφαρμοστεί σύντομα στην πράξη. «Η ομάδα θα μελετήσει περαιτέρω τη σκοπιμότητα της προτεινόμενης μεθόδου κατά την εφαρμογή της στην πράξη», δήλωσε η Δρ. Τρανγκ.

Πολλοί επιστήμονες διεξάγουν έρευνα για νέα υλικά και λύσεις επιφανειακής προστασίας για διαστημόπλοια και δορυφόρους. Η NASA έχει χρησιμοποιήσει μια θερμική ασπίδα επικαλυμμένη με αποφλοιώσιμο υλικό από ανθρακονήματα για να αποτρέψει την καύση διαστημοπλοίων που μεταφέρουν ανθρώπους στον Άρη κατά την επιστροφή τους στη Γη.

Το 2021, Κινέζοι ερευνητές ανέπτυξαν έναν νέο τύπο διπλής στρώσης νανοσύνθετης μεμβράνης πολυϊμιδίου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποτελεσματικότερη προστασία των εξωτερικών επιφανειών των διαστημικών σκαφών.

vnexpress.net