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 δήλωσαν ότι η μείωση της θερμότητας της ροής ηλεκτρονίων 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 τα μαγνητικά πεδία μπορούν να αλλάξουν την κατεύθυνση και την ένταση της ροής θερμότητας επειδή τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα κινούνται γύρω από μαγνητικές γραμμές. Συγκεκριμένα, τα συγκεντρωμένα μαγνητικά πεδία (μαγνητικά πεδία με μέγιστο μέγεθος στην κεντρική περιοχή και μειώνονται ταχέως στην περιοχή μακριά από το κέντρο) έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν μαγνητικά κάτοπτρα. Αυτά τα κάτοπτρα βοηθούν στη συγκράτηση των περισσότερων σωματιδίων πλάσματος καθώς κινούνται και επιτρέπουν μόνο σε σωματίδια με ταχύτητες αρκετά μεγάλες ώστε να διαφύγουν από τον καθρέφτη να κινηθούν προς τα έξω. Επομένως, η ροή των σωματιδίων υψηλής ενέργειας μειώνεται πριν χτυπήσει την μεταλλική επιφάνεια.

Εξηγώντας τη χρήση του θερμαντικού σύρματος στη μελέτη, η ομάδα ανέφερε ότι το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από ένα σύρμα είναι αντιστρόφως ανάλογο με την απόσταση από το σύρμα, όσο πιο μακριά είναι το σύρμα, τόσο μικρότερο είναι το μαγνητικό πεδίο. Με άλλα λόγια, το σύρμα 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. Προβλέπει με αισιοδοξία 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 την εύρεση νέων υλικών και λύσεων επιφανειακής προστασίας για διαστημόπλοια και δορυφόρους. Συγκεκριμένα, η NASA χρησιμοποίησε μια θερμική ασπίδα καλυμμένη με υλικό από ανθρακονήματα που μπορεί να ξεφλουδίσει 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