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 گفتند که کاهش گرمای شار الکترون و یون 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 میدان‌های مغناطیسی می‌توانند جهت و شدت جریان گرما را تغییر دهند زیرا الکترون‌ها و یون‌ها در اطراف خطوط مغناطیسی حرکت می‌کنند. به طور خاص، میدان‌های مغناطیسی متمرکز (میدان‌های مغناطیسی با حداکثر بزرگی در ناحیه مرکزی و به سرعت در ناحیه دور از مرکز کاهش می‌یابند) توانایی تشکیل آینه‌های مغناطیسی را دارند. این آینه‌ها به حفظ بیشتر ذرات پلاسما در حین حرکت در سراسر آن کمک می‌کنند و فقط به ذراتی با سرعت به اندازه کافی بزرگ اجازه می‌دهند تا از آینه فرار کنند و به بیرون حرکت کنند. بنابراین، جریان ذرات پرانرژی قبل از برخورد به سطح فلز کاهش می‌یابد.

این گروه در توضیح استفاده از سیم 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 روی سطح فلز به طور قابل توجهی 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 خوش‌بینانه پیش‌بینی می‌کند که این روش تحقیقاتی به زودی در عمل به کار گرفته خواهد شد. دکتر ترانگ گفت: «این گروه هنگام به‌کارگیری عملی روش پیشنهادی، امکان‌سنجی آن را بیشتر بررسی خواهد کرد.»

تحقیقات برای یافتن مواد جدید و راه‌حل‌های محافظت از سطح فضاپیماها و ماهواره‌ها توسط بسیاری از دانشمندان دنبال می‌شود. به طور خاص، ناسا از یک سپر حرارتی پوشیده از مواد فیبر کربنی استفاده کرد که می‌تواند جدا شود تا از سوختن فضاپیماهای حامل انسان به مریخ هنگام بازگشت به زمین جلوگیری کند.

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

vnexpress.net