Vietnamese arts vindt manier om materiële hitte te verminderen om ruimtevaartuigen te beschermen

Dr. Le Thi Quynh Trang en wetenschappers in Japan hebben een methode gevonden om de warmtestroom op materialen te verminderen en zo het oppervlak van ruimtevaartuigen en satellieten te beschermen.

Het werk werd gepubliceerd in Nature door Dr. Trang van het Institute for Advanced Technology Research and Development van de Duy Tan Universiteit en professoren uit Japan. De onderzoekers stelden dat het verminderen van de warmte van de elektronen- en ionenstroom een ​​van de belangrijkste kwesties is die bijdraagt ​​aan de bescherming van het oppervlak van satellieten en ruimtevaartuigen.

In een gesprek met VnExpress legde Dr. Trang uit dat elektronen en ionen bij hoge temperaturen gemakkelijk bewegen en botsen met het metaaloppervlak. Hierdoor kan het metaaloppervlak worden vernietigd. Het onderzoeksteam gebruikte een extern magnetisch veld, gecreëerd door een elektrische stroom door de verwarmingsdraad. Een plasmastroommodel, inclusief elektronen en ionen in een klein gebied, werd opgesteld met behulp van twee ruimtelijke dimensies en drie coördinaten voor snelheid om de impact van de verwarmingsdraad op deeltjes en warmtestroom te bepalen.

Simulatie van plasma opgesloten in vacuüm. Foto: Onderzoeksteam

Dr. Trang zei dat het team bij het simuleren van de beweging van plasmadeeltjes aan de rand van de tokamak ontdekte dat magnetische velden de richting en intensiteit van de warmtestroom kunnen veranderen, omdat elektronen en ionen zich rond magnetische lijnen bewegen. Met name geconcentreerde magnetische velden (magnetische velden met een maximale sterkte in het centrale gebied en een snelle afname in het gebied ver van het centrum) hebben het vermogen om magnetische spiegels te vormen. Deze spiegels helpen de meeste plasmadeeltjes vast te houden terwijl ze zich erdoorheen bewegen en laten alleen deeltjes met snelheden die groot genoeg zijn om de spiegel te ontwijken naar buiten bewegen. Hierdoor wordt de stroom van hoogenergetische deeltjes verminderd voordat ze het metaaloppervlak raken.

De groep legde het gebruik van verwarmingsdraad in de studie uit en zei dat het magnetische veld dat door een draad wordt gecreëerd omgekeerd evenredig is met de afstand tot de draad: hoe verder de draad verwijderd is, hoe kleiner het magnetische veld. Met andere woorden, de draad kan een geconcentreerd magnetisch veld creëren. Het gebruik van elektrische straling kan de magnetische veldstructuur van het apparaat veranderen, wat de richting van de deeltjesstroom beïnvloedt. Na zorgvuldig onderzoek concludeerde de groep dat de hoge warmtestroom op het metaaloppervlak aanzienlijk wordt verminderd bij gebruik van elektrische straling.

Het Crew Dragon-ruimtevaartuig gebruikt geavanceerde materialen om zijn oppervlak te beschermen. Foto: SpaceX.

Dr. Trang gelooft dat de onderzoeksresultaten een belangrijke rol spelen en een potentiële kandidaat kunnen worden voor het verminderen van de stroom van hoogenergetische deeltjes naar metalen oppervlakken, en daarmee een rol spelen bij het afschermen van het oppervlak van satellieten en ruimtevaartuigen tegen hoogenergetische ionen- en elektronenstromen. Ze voorspelt optimistisch dat deze onderzoeksmethode binnenkort in de praktijk zal worden toegepast. "De groep zal de haalbaarheid van de voorgestelde methode verder onderzoeken wanneer deze in de praktijk wordt gebracht", aldus Dr. Trang.

Veel wetenschappers doen onderzoek naar nieuwe materialen en oppervlaktebeschermingsoplossingen voor ruimtevaartuigen en satellieten. NASA gebruikte bijvoorbeeld een hitteschild bekleed met koolstofvezelmateriaal dat kan worden verwijderd om te voorkomen dat ruimtevaartuigen die mensen naar Mars vervoeren, verbranden bij terugkeer naar de aarde.

In 2021 ontwikkelden Chinese onderzoekers een nieuw type dubbellaagse polyimide-nanocomposietfolie waarmee de buitenste oppervlakken van ruimtevaartuigen effectiever kunnen worden beschermd.

vnexpress.net