Un médecin vietnamien trouve un moyen de réduire la chaleur des matériaux pour protéger les engins spatiaux

Le Dr Le Thi Quynh Trang et des scientifiques japonais ont trouvé une méthode permettant de réduire le flux de chaleur sur les matériaux afin de protéger la surface des engins spatiaux et des satellites.

Les travaux ont été publiés dans la revue Nature par le Dr Trang, de l'Institut de recherche et développement en technologies avancées de l'Université Duy Tan, et des professeurs japonais. Les chercheurs ont déclaré que la réduction de la chaleur des flux d'électrons et d'ions est un enjeu important, contribuant à la protection de la surface des satellites et des engins spatiaux.

Lors d'une interview accordée à VnExpress , le Dr Trang a expliqué que lorsque les électrons et les ions sont à haute température, ils se déplacent facilement et entrent en collision avec la surface métallique. Cette dernière peut alors être détruite. L'équipe de recherche a utilisé un champ magnétique externe, créé par un courant électrique traversant le fil chauffant. Un modèle d'écoulement plasmatique, incluant les électrons et les ions dans une petite région, a été établi à l'aide de deux dimensions spatiales et de trois coordonnées de vitesse afin de déterminer l'impact du fil chauffant sur les particules et le flux thermique.

Simulation de plasma confiné sous vide. Photo : Équipe de recherche

Le Dr Trang a expliqué qu'en simulant le mouvement des particules de plasma aux abords du tokamak, l'équipe a découvert que les champs magnétiques peuvent modifier la direction et l'intensité du flux thermique, car les électrons et les ions se déplacent le long des lignes magnétiques. En particulier, les champs magnétiques concentrés (dont l'amplitude est maximale dans la région centrale et décroît rapidement dans la région éloignée) ont la capacité de former des miroirs magnétiques. Ces miroirs retiennent la plupart des particules de plasma lors de leur déplacement et ne laissent passer que les particules dont la vitesse est suffisante pour s'échapper du miroir. Ainsi, le flux de particules de haute énergie est réduit avant d'atteindre la surface métallique.

Expliquant l'utilisation d'un fil chauffant dans l'étude, le groupe a expliqué que le champ magnétique créé par un fil est inversement proportionnel à la distance qui le sépare du fil : plus le fil est éloigné, plus le champ magnétique est faible. Autrement dit, le fil peut créer un champ magnétique concentré. L'utilisation de rayons électriques peut modifier la structure du champ magnétique du dispositif, affectant ainsi la direction du flux de particules. Après des recherches approfondies, le groupe a conclu que l'utilisation de rayons électriques réduit considérablement le flux thermique élevé à la surface métallique.

Le vaisseau spatial Crew Dragon utilise des matériaux de pointe pour protéger sa surface. Photo : SpaceX.

Le Dr Trang estime que les résultats de la recherche jouent un rôle important et pourraient devenir une solution potentielle pour réduire le flux de particules de haute énergie vers les surfaces métalliques, contribuant ainsi à protéger la surface des satellites et des engins spatiaux des flux d'ions et d'électrons de haute énergie. Elle prédit avec optimisme que cette méthode de recherche sera bientôt appliquée. « Le groupe étudiera plus en détail la faisabilité de la méthode proposée lors de sa mise en pratique », a déclaré le Dr Trang.

De nombreux scientifiques poursuivent des recherches visant à trouver de nouveaux matériaux et solutions de protection de surface pour les engins spatiaux et les satellites. La NASA a notamment utilisé un bouclier thermique recouvert de fibre de carbone pelable pour empêcher les engins spatiaux transportant des humains vers Mars de brûler à leur retour sur Terre.

En 2021, des chercheurs chinois ont développé un nouveau type de film nanocomposite en polyimide double couche qui peut être utilisé pour protéger plus efficacement les surfaces externes des engins spatiaux.

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