پزشک ویتنامی راهی برای کاهش گرمای مواد برای محافظت از فضاپیماها پیدا کرد

دکتر لی تی کویین ترانگ و دانشمندان ژاپنی روشی برای کاهش جریان گرما روی مواد پیدا کرده‌اند که به محافظت از سطح فضاپیماها و ماهواره‌ها کمک می‌کند.

این کار توسط دکتر ترانگ، موسسه تحقیقات و توسعه فناوری پیشرفته، دانشگاه دوی تان و اساتیدی از ژاپن در مجله نیچر منتشر شد. محققان تشخیص دادند که کاهش گرمای شار الکترونیکی و یونی یکی از مسائل مهم است که به محافظت از سطح ماهواره‌ها و فضاپیماها کمک می‌کند.

دکتر ترانگ در گفتگو با VnExpress گفت که وقتی الکترون‌ها و یون‌ها در دمای بالا هستند، به راحتی حرکت می‌کنند و با سطح فلز برخورد می‌کنند. در نتیجه، سطح فلز می‌تواند از بین برود. تیم تحقیقاتی از یک میدان مغناطیسی خارجی که توسط جریان الکتریکی از طریق سیم گرمایشی ایجاد می‌شود، استفاده کردند. یک مدل جریان پلاسما، شامل الکترون‌ها و یون‌ها در یک منطقه کوچک، با استفاده از دو بعد مکانی و سه مختصات برای سرعت ایجاد شد تا تأثیر سیم گرمایشی بر ذرات و شار حرارتی تعیین شود.

شبیه‌سازی پلاسمای محصور شده توسط خلاء. عکس: تیم تحقیقاتی

دکتر ترانگ گفت که هنگام شبیه‌سازی حرکت ذرات پلاسما در لبه توکامک، تیم متوجه شد که میدان مغناطیسی می‌تواند جهت و شدت جریان گرما را تغییر دهد زیرا الکترون‌ها و یون‌ها در اطراف خطوط میدان مغناطیسی حرکت می‌کنند. به طور خاص، میدان مغناطیسی متمرکز (میدان مغناطیسی در ناحیه مرکزی حداکثر بزرگی دارد و در ناحیه دور از مرکز به سرعت کاهش می‌یابد) توانایی تشکیل آینه‌های مغناطیسی را دارد. این آینه‌ها به حفظ بیشتر ذرات پلاسما در حین حرکت آنها کمک می‌کنند و فقط به ذراتی که سرعت آنها به اندازه کافی بزرگ است که از آینه عبور کنند، اجازه می‌دهند به سمت بیرون حرکت کنند. بنابراین، جریان ذرات پرانرژی قبل از برخورد به سطح فلز کاهش می‌یابد.

این گروه در توضیح استفاده از سیم‌های گرمایشی در این مطالعه گفت که میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط یک سیم با فاصله از سیم نسبت معکوس دارد، هرچه سیم دورتر باشد، میدان مغناطیسی کوچکتر است. به عبارت دیگر، سیم می‌تواند یک میدان مغناطیسی متمرکز ایجاد کند. استفاده از پرتوهای الکتریکی می‌تواند ساختار میدان مغناطیسی سیستم دستگاه را تغییر دهد و بر جهت جریان ذرات تأثیر بگذارد. پس از تحقیقات دقیق، این گروه به این نتیجه رسید که هنگام استفاده از پرتوهای الکتریکی، شار حرارتی بالا به طور قابل توجهی روی سطح فلز کاهش می‌یابد.

فضاپیمای کرو دراگون از مواد پیشرفته‌ای برای محافظت از سطح خود استفاده می‌کند. عکس: اسپیس ایکس

دکتر ترانگ معتقد است که نتایج تحقیقات نقش مهمی ایفا می‌کنند و می‌توانند به یک کاندیدای بالقوه در کاهش جریان ذرات پرانرژی به سطوح فلزی تبدیل شوند و از این طریق نقشی در محافظت از سطح ماهواره‌ها و فضاپیماها در برابر جریان‌های یونی و الکترونی پرانرژی ایفا کنند. او خوشبین است که این روش تحقیقاتی به زودی در عمل به کار گرفته شود. دکتر ترانگ گفت: «این گروه هنگام به کارگیری عملی روش پیشنهادی، امکان‌سنجی آن را بیشتر بررسی خواهد کرد.»

بسیاری از دانشمندان در حال تحقیق در مورد مواد جدید و راه‌حل‌های محافظت از سطح فضاپیماها و ماهواره‌ها هستند. ناسا از یک سپر حرارتی پوشیده شده با مواد فیبر کربنی قابل جدا شدن برای جلوگیری از سوختن فضاپیماهای حامل انسان به مریخ هنگام بازگشت به زمین استفاده کرده است.

در سال ۲۰۲۱، محققان چینی نوع جدیدی از فیلم نانوکامپوزیت پلی‌آمید دولایه را توسعه دادند که می‌تواند برای محافظت مؤثرتر از سطوح بیرونی فضاپیماها مورد استفاده قرار گیرد.

vnexpress.net