Le Thi Quynh Trang 박사와 일본 과학자들은 우주선과 위성의 표면을 보호하는 데 도움이 되는 재료의 열 흐름을 줄이는 방법을 발견했습니다.
이 연구는 두이탄 대학교 첨단기술연구개발원(Institute for Advanced Technology Research and Development)의 트랑 박사와 일본 교수진이 네이처(Nature) 에 발표했습니다. 연구진은 전자 및 이온 플럭스의 열을 줄이는 것이 위성과 우주선의 표면을 보호하는 데 중요한 과제 중 하나임을 확인했습니다.
VnExpress 와의 인터뷰에서 트랑 박사는 전자와 이온이 고온에서는 쉽게 이동하여 금속 표면과 충돌한다고 말했습니다. 결과적으로 금속 표면이 파괴될 수 있습니다. 연구팀은 가열선을 통과하는 전류에 의해 생성되는 외부 자기장을 사용했습니다. 작은 영역의 전자와 이온을 포함하는 플라즈마 흐름 모델을 구축했습니다. 이 모델은 두 개의 공간 차원과 세 개의 속도 좌표를 사용하여 가열선이 입자와 열 유속에 미치는 영향을 파악했습니다.
진공에 갇힌 플라즈마 시뮬레이션. 사진: 연구팀
트랑 박사는 토카막 가장자리에서 플라즈마 입자의 움직임을 시뮬레이션할 때, 전자와 이온이 자기장선을 따라 이동하기 때문에 자기장이 열 흐름의 방향과 강도를 변화시킬 수 있음을 발견했다고 밝혔습니다. 특히, 집중된 자기장(자기장은 중앙 영역에서 최대 강도를 갖고 중앙에서 멀리 떨어진 영역에서 급격히 감소함)은 자기 거울을 형성할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 이 거울은 플라즈마 입자가 이동할 때 대부분의 입자를 고정하고, 거울을 통과할 만큼 빠른 속도를 가진 입자만 바깥쪽으로 이동시킵니다. 따라서 고에너지 입자의 흐름은 금속 표면에 닿기 전에 감소합니다.
연구팀은 연구에서 열선을 사용한 이유를 설명하며, 전선에 의해 생성되는 자기장은 전선과의 거리에 반비례한다고 밝혔습니다. 전선이 멀수록 자기장은 작아집니다. 다시 말해, 전선은 집중된 자기장을 생성할 수 있습니다. 전기선을 사용하면 장치 시스템의 자기장 구조를 변화시켜 입자 흐름 방향에 영향을 미칠 수 있습니다. 연구팀은 면밀한 연구 끝에 전기선을 사용하면 금속 표면의 높은 열 유속이 크게 감소한다는 결론을 내렸습니다.
크루 드래곤 우주선은 표면을 보호하기 위해 첨단 소재를 사용합니다. 사진: SpaceX
트랑 박사는 이 연구 결과가 중요한 역할을 하며, 고에너지 입자가 금속 표면으로 흐르는 것을 줄이는 데 잠재적인 후보가 될 수 있다고 믿습니다. 이를 통해 위성과 우주선 표면을 고에너지 이온 및 전자 흐름으로부터 보호하는 역할을 할 수 있을 것입니다. 그녀는 이 연구 방법이 곧 실제 적용에 적용될 것이라고 낙관하고 있습니다. 트랑 박사는 "연구팀은 제안된 방법을 실제 적용하기 전에 그 타당성을 더욱 연구할 것입니다."라고 말했습니다.
많은 과학자들이 우주선과 위성을 위한 새로운 소재와 표면 보호 솔루션 연구를 진행하고 있습니다. NASA는 인간을 화성으로 실어 나른 우주선이 지구로 귀환할 때 화재를 방지하기 위해 박리 가능한 탄소 섬유 소재로 코팅된 방열판을 사용했습니다.
2021년 중국 연구진은 우주선의 외부 표면을 보다 효과적으로 보호하는 데 사용할 수 있는 새로운 유형의 이중층 폴리이미드 나노복합 필름을 개발했습니다.
vnexpress.net
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