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

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

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

Dans un entretien avec 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 endommagée. L'équipe de recherche a utilisé un champ magnétique externe, généré par un courant électrique traversant un fil chauffant. Un modèle d'écoulement de plasma, incluant les électrons et les ions dans une zone restreinte, 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 de chaleur.

Simulation d'un plasma confiné sous vide. Photo : Équipe de recherche

Le Dr Trang a expliqué que, lors de la simulation du mouvement des particules de plasma à la périphérie du tokamak, l'équipe a constaté que les champs magnétiques peuvent modifier la direction et l'intensité du flux de chaleur, car les électrons et les ions se déplacent le long des lignes de champ magnétique. Plus précisément, les champs magnétiques concentrés (dont l'intensité est maximale dans la région centrale et diminue rapidement en périphérie) peuvent former des miroirs magnétiques. Ces miroirs retiennent la plupart des particules de plasma lors de leur passage et ne laissent passer que celles dont la vitesse est suffisante pour s'échapper. Ainsi, le flux de particules de haute énergie est réduit avant qu'elles n'atteignent la surface métallique.

Expliquant l'utilisation du fil chauffant dans l'étude, l'équipe a indiqué que le champ magnétique créé par un fil est inversement proportionnel à la distance : 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 permet de modifier la structure du champ magnétique du système, influençant ainsi la direction du flux de particules. Après une étude approfondie, l'équipe a conclu que le flux thermique élevé à la surface du métal est considérablement réduit grâce à l'utilisation de rayons électriques.

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

Le Dr Trang estime que les résultats de cette recherche sont importants et pourraient permettre de réduire le flux de particules de haute énergie vers les surfaces métalliques, contribuant ainsi à protéger la surface des satellites et des engins spatiaux contre les flux d'ions et d'électrons de haute énergie. Elle prévoit avec optimisme que cette méthode de recherche trouvera bientôt une application pratique. « L'équipe étudiera plus en détail la faisabilité de la méthode proposée lors de sa mise en œuvre », a déclaré le Dr Trang.

De nombreux scientifiques mènent des recherches sur de nouveaux matériaux et des solutions de protection de surface pour les engins spatiaux et les satellites. La NASA, notamment, a utilisé un bouclier thermique recouvert de fibres de carbone détachables pour empêcher les vaisseaux transportant des humains vers Mars de se consumer lors de leur retour sur Terre.

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

vnexpress.net