Un médico vietnamita descubre una forma de reducir el calor de los materiales para proteger las naves espaciales

La Dra. Le Thi Quynh Trang y científicos en Japón han encontrado 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 afirmaron que la reducción del calor del flujo de electrones e iones es uno de los aspectos más importantes, ya 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 los campos magnéticos pueden cambiar la dirección e intensidad del flujo de calor debido a que los electrones e iones se mueven alrededor de las líneas magnéticas. En particular, los campos magnéticos concentrados (campos magnéticos con máxima magnitud en la región central y que disminuyen rápidamente en la región alejada del centro) tienen 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 velocidades lo suficientemente altas como para escapar del espejo salgan al exterior. Por lo tanto, el flujo de partículas de alta energía se reduce antes de impactar la superficie metálica.

Al explicar el uso del alambre calefactor en el estudio, el grupo explicó que el campo magnético creado por un alambre es inversamente proporcional a la distancia al alambre: cuanto más lejos esté el alambre, menor será el campo magnético. En otras palabras, el alambre puede crear un campo magnético concentrado. El uso de rayos eléctricos puede modificar la estructura del campo magnético del sistema del dispositivo, afectando 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. Predice con optimismo que este método de investigación pronto se aplicará en la práctica. «El grupo estudiará más a fondo la viabilidad del método propuesto al ponerlo en práctica», declaró la Dra. Trang.

Numerosos científicos investigan nuevos materiales y soluciones para la protección de superficies de naves espaciales y satélites. En particular, la NASA utilizó un escudo térmico recubierto de fibra de carbono que se despega 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 puede utilizarse para proteger de forma más eficaz las superficies externas de las naves espaciales.

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