دکترای ویتنامی به دنبال کاهش دمای مواد برای محافظت از فضاپیماها است.

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

این مطالعه توسط دکتر ترانگ از موسسه تحقیقات و توسعه فناوری پیشرفته در دانشگاه دوی تان و اساتیدی از ژاپن در مجله نیچر منتشر شده است. محققان معتقدند که کاهش شار حرارتی الکترون و یون یکی از مسائل مهم در محافظت از سطوح ماهواره‌ها و فضاپیماها است.

دکتر ترانگ در گفتگو با VnExpress توضیح داد که وقتی الکترون‌ها و یون‌ها در دمای بالا هستند، به راحتی حرکت می‌کنند و با سطوح فلزی برخورد می‌کنند. در نتیجه، سطح فلز می‌تواند آسیب ببیند. تیم تحقیقاتی از یک میدان مغناطیسی خارجی که توسط جریان عبوری از سیم گرمایشی ایجاد می‌شود، استفاده کردند. یک مدل جریان پلاسما، شامل الکترون‌ها و یون‌ها در یک ناحیه 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.

شبیه‌سازی‌های پلاسما به دلیل خلأ محدود هستند. تصویر: تیم تحقیقاتی

دکتر ترانگ توضیح داد که هنگام شبیه‌سازی حرکت ذرات پلاسما در لبه توکامک، تیم متوجه شد که میدان مغناطیسی می‌تواند جهت و شدت شار حرارتی را تغییر دهد زیرا الکترون‌ها و یون‌ها در اطراف خطوط میدان مغناطیسی می‌چرخند. به طور خاص، یک میدان مغناطیسی متمرکز (میدان مغناطیسی با حداکثر بزرگی در مرکز و با دور شدن سریع از مرکز) می‌تواند آینه‌های مغناطیسی تشکیل دهد. این آینه‌ها به حفظ بیشتر ذرات پلاسما هنگام حرکت در سراسر آنها کمک می‌کنند و فقط به ذرات با سرعت کافی اجازه می‌دهند تا از آینه فرار کرده و به سمت بیرون حرکت کنند. بنابراین، شار ذرات پرانرژی قبل از برخورد با سطح فلز کاهش می‌یابد.

این تیم در توضیح استفاده از سیم گرمایشی در تحقیقات خود اظهار داشت که میدان مغناطیسی تولید شده توسط یک رسانا با فاصله از سیم نسبت معکوس دارد؛ هرچه از رسانا دورتر باشیم، میدان مغناطیسی کوچکتر است. به عبارت دیگر، رسانا می‌تواند یک میدان مغناطیسی متمرکز ایجاد کند. استفاده از تخلیه الکتریکی می‌تواند ساختار میدان مغناطیسی سیستم را تغییر دهد و بر جهت جریان ذرات تأثیر بگذارد. پس از مطالعه دقیق، تیم به این نتیجه رسید که هنگام استفاده از تخلیه الکتریکی، شار حرارتی بالا در 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 تحقیق مهم هستند و می‌توانند به یک کاندیدای بالقوه برای کاهش جریان ذرات پرانرژی به سطوح فلزی تبدیل شوند و از این طریق سطوح ماهواره‌ها و فضاپیماها را از جریان‌های یونی و الکترونی پرانرژی محافظت کنند. او خوش‌بینانه پیش‌بینی می‌کند که این روش تحقیق به زودی می‌تواند در عمل به کار گرفته شود. دکتر ترانگ گفت: «این تیم هنگام آزمایش، امکان‌سنجی روش پیشنهادی ما را بیشتر بررسی خواهد کرد.»

تحقیقات در مورد مواد جدید و راه‌حل‌های محافظت از سطح برای فضاپیماها و ماهواره‌ها توسط بسیاری از دانشمندان دنبال می‌شود. به عنوان مثال، ناسا زمانی از یک سپر حرارتی با روکش فیبر کربنی خودلایه شونده برای جلوگیری از سوختن فضاپیمای حامل انسان به مریخ پس از بازگشت به زمین استفاده کرد.

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

vnexpress.net