La Dra. Le Thi Quynh Trang y científicos en Japón han descubierto un método para ayudar a reducir el flujo de calor en los materiales para ayudar a proteger la superficie de las naves espaciales y los satélites.
El trabajo fue publicado en Nature por el Dr. Trang, del Instituto de Investigación y Desarrollo de Tecnología Avanzada de la Universidad Duy Tan, y profesores japoneses. Los investigadores determinaron que la reducción del calor del flujo electrónico e iónico es un aspecto importante que contribuye a la protección de la superficie de satélites y naves espaciales.
En declaraciones a VnExpress , el Dr. Trang explicó que, cuando los electrones e iones se encuentran a altas temperaturas, se mueven fácilmente y colisionan con la superficie metálica. Como resultado, esta puede destruirse. El equipo de investigación utilizó un campo magnético externo, creado por una corriente eléctrica a través del cable calefactor. Se estableció un modelo de flujo de plasma, que incluye electrones e iones en una pequeña región, utilizando dos dimensiones espaciales y tres coordenadas de velocidad para determinar el impacto del cable calefactor en las partículas y el flujo de calor.
Simulación de plasma confinado al vacío. Foto: Equipo de investigación.
El Dr. Trang explicó que, al simular el movimiento de partículas de plasma en el borde del tokamak, el equipo descubrió que el campo magnético puede cambiar la dirección e intensidad del flujo de calor debido a que los electrones e iones se mueven alrededor de las líneas del campo magnético. En particular, el campo magnético concentrado (que alcanza su magnitud máxima en la región central y disminuye rápidamente en la región alejada del centro) tiene la capacidad de formar espejos magnéticos. Estos espejos ayudan a retener la mayoría de las partículas de plasma a medida que se desplazan y solo permiten que las partículas con una velocidad lo suficientemente grande como para atravesar el espejo se dispersen. Por lo tanto, el flujo de partículas de alta energía se reduce antes de impactar la superficie metálica.
Al explicar el uso de cables calefactores en el estudio, el grupo explicó que el campo magnético creado por un cable es inversamente proporcional a la distancia a este: cuanto más lejos esté el cable, menor será el campo magnético. En otras palabras, el cable puede crear un campo magnético concentrado. El uso de rayos eléctricos puede modificar la estructura del campo magnético del sistema del dispositivo, lo que afecta la dirección del flujo de partículas. Tras una investigación exhaustiva, el grupo concluyó que el alto flujo de calor se reduce significativamente en la superficie metálica al utilizar rayos eléctricos.
La nave espacial Crew Dragon utiliza materiales avanzados para proteger su superficie. Foto: SpaceX.
La Dra. Trang cree que los resultados de la investigación desempeñan un papel importante y podrían convertirse en un candidato potencial para reducir el flujo de partículas de alta energía hacia superficies metálicas, contribuyendo así a proteger la superficie de satélites y naves espaciales de flujos de iones y electrones de alta energía. Se muestra optimista respecto a la próxima aplicación práctica de este método de investigación. «El grupo seguirá estudiando la viabilidad del método propuesto al ponerlo en práctica», declaró la Dra. Trang.
Muchos científicos investigan nuevos materiales y soluciones de protección de superficies para naves espaciales y satélites. La NASA ha utilizado un escudo térmico recubierto de fibra de carbono desprendible para evitar que las naves espaciales que transportan humanos a Marte se quemen al regresar a la Tierra.
En 2021, investigadores chinos desarrollaron un nuevo tipo de película nanocompuesta de poliimida de doble capa que se puede utilizar para proteger de manera más eficaz las superficies exteriores de las naves espaciales.
vnexpress.net
Kommentar (0)