Un médico vietnamita encuentra la manera de reducir el calor del material para proteger la nave espacial.

La doctora Le Thi Quynh Trang y científicos en Japón han encontrado un método para ayudar a reducir el flujo de calor en los materiales y así proteger la superficie de naves espaciales y satélites.

El trabajo fue publicado en Nature por la Dra. Trang, del Instituto de Investigación y Desarrollo de Tecnología Avanzada de la Universidad Duy Tan, y profesores de Japón. Los investigadores afirmaron que reducir el calor del flujo de electrones e iones 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, a altas temperaturas, los electrones e iones se desplazan con facilidad y colisionan con la superficie metálica, pudiendo destruirla. El equipo de investigación empleó un campo magnético externo, generado mediante una corriente eléctrica que circulaba por el hilo calefactor. Se estableció un modelo de flujo de plasma, que incluía electrones e iones en una región pequeña, utilizando dos dimensiones espaciales y tres coordenadas de velocidad para determinar el impacto del hilo calefactor sobre las partículas y el flujo de calor.

Simulación de plasma confinado en el vacío. Foto: Equipo de investigación

La Dra. Trang explicó que, al simular el movimiento de partículas de plasma en el borde del tokamak, el equipo descubrió que los campos magnéticos pueden modificar la dirección e intensidad del flujo de calor debido a que los electrones e iones se desplazan alrededor de las líneas magnéticas. En particular, los campos magnéticos concentrados (campos con máxima magnitud en la región central y que disminuyen rápidamente hacia las regiones alejadas del centro) tienen la capacidad de formar espejos magnéticos. Estos espejos ayudan a retener la mayor parte de las partículas de plasma a medida que se desplazan a través de ellos y solo permiten que las partículas con velocidades lo suficientemente altas como para escapar del espejo se muevan hacia el exterior. Por lo tanto, el flujo de partículas de alta energía se reduce antes de impactar la superficie metálica.

Al explicar el uso del hilo calefactor en el estudio, el grupo indicó que el campo magnético generado por un hilo es inversamente proporcional a la distancia al mismo: cuanto mayor es la distancia, menor es el campo magnético. En otras palabras, el hilo puede crear un campo magnético concentrado. El uso de rayos eléctricos puede modificar la estructura del campo magnético del sistema, afectando la dirección del flujo de partículas. Tras una investigación exhaustiva, el grupo concluyó que el flujo de calor en la superficie metálica se reduce significativamente al utilizar rayos eléctricos.

La nave espacial Crew Dragon utiliza materiales avanzados para proteger su superficie. Foto: SpaceX.

La Dra. Trang considera que los resultados de la investigación son importantes y podrían ser una solución para reducir el flujo de partículas de alta energía hacia las superficies metálicas, contribuyendo así a proteger la superficie de satélites y naves espaciales de los flujos de iones y electrones de alta energía. Predice con optimismo que este método de investigación pronto se aplicará en la práctica. «El grupo estudiará con mayor profundidad la viabilidad del método propuesto al implementarlo», afirmó la Dra. Trang.

Numerosos científicos investigan nuevos materiales y soluciones de protección superficial para naves espaciales y satélites. En particular, la NASA utilizó un escudo térmico recubierto de fibra de carbono que se desprende para evitar que las naves que transportan humanos a Marte se desintegren al regresar a la Tierra.

En 2021, investigadores chinos desarrollaron un nuevo tipo de película nanocompuesta de poliimida de doble capa que puede utilizarse para proteger de forma más eficaz las superficies externas de las naves espaciales.

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