Vietnamesisk lege finner måte å redusere materialvarme for å beskytte romfartøy

Dr. Le Thi Quynh Trang og forskere i Japan har funnet en metode som kan bidra til å redusere varmestrømmen på materialer for å beskytte overflaten til romfartøy og satellitter.

Arbeidet ble publisert i Nature av Dr. Trang, Institute for Advanced Technology Research and Development, Duy Tan University, og professorer fra Japan. Forskerne slo fast at det å redusere varmen fra elektronisk og ionisk fluks er et av de viktigste spørsmålene, som bidrar til å beskytte overflaten til satellitter og romfartøy.

I et intervju med VnExpress sa Dr. Trang at når elektroner og ioner har høye temperaturer, beveger de seg lett og kolliderer med metalloverflaten. Som et resultat kan metalloverflaten bli ødelagt. Forskningsteamet brukte et eksternt magnetfelt, skapt av en elektrisk strøm gjennom varmetråden. En plasmastrømningsmodell, inkludert elektroner og ioner i et lite område, ble etablert ved hjelp av to romlige dimensjoner og tre koordinater for hastighet for å bestemme varmetrådens påvirkning på partikler og varmefluks.

Simulering av plasma innesperret av vakuum. Foto: Forskningsteam

Dr. Trang sa at når teamet simulerte bevegelsen av plasmapartikler ved kanten av tokamaken, fant de ut at magnetfeltet kan endre retningen og intensiteten til varmestrømmen fordi elektronene og ionene beveger seg rundt magnetfeltlinjene. Spesielt har det konsentrerte magnetfeltet (magnetfeltet har en maksimal størrelse i det sentrale området og avtar raskt i området langt fra sentrum) evnen til å danne magnetiske speil. Disse speilene bidrar til å holde på de fleste plasmapartiklene når de beveger seg over, og lar bare partikler med en hastighet som er stor nok til å passere gjennom speilet bevege seg utover. Derfor reduseres strømmen av høyenergipartikler før de treffer metalloverflaten.

Gruppen forklarte bruken av varmetråder i studien ved å si at magnetfeltet som skapes av en ledning er omvendt proporsjonalt med avstanden fra ledningen. Jo lenger unna ledningen er, desto mindre er magnetfeltet. Med andre ord kan ledningen skape et konsentrert magnetfelt. Bruk av elektriske stråler kan endre magnetfeltstrukturen til enhetssystemet, noe som påvirker retningen på partikkelstrømmen. Etter grundig forskning konkluderte gruppen med at høy varmefluks reduseres betydelig på metalloverflaten når man bruker elektriske stråler.

Romfartøyet Crew Dragon bruker avanserte materialer for å beskytte overflaten. Foto: SpaceX.

Dr. Trang mener at forskningsresultatene spiller en viktig rolle og kan bli en potensiell kandidat for å redusere strømmen av høyenergipartikler til metalloverflater, og dermed spille en rolle i å beskytte overflaten til satellitter og romfartøy mot høyenergiske ion- og elektronstrømmer. Hun er optimistisk med tanke på at denne forskningsmetoden snart vil bli anvendt i praksis. «Gruppen vil videre studere gjennomførbarheten av den foreslåtte metoden når den settes ut i livet», sa Dr. Trang.

Mange forskere forsker på nye materialer og overflatebeskyttelsesløsninger for romfartøy og satellitter. NASA har brukt et varmeskjold belagt med avskallbart karbonfibermateriale for å forhindre at romfartøy som frakter mennesker til Mars brenner opp når de returnerer til jorden.

I 2021 utviklet kinesiske forskere en ny type dobbeltlags polyimid-nanokomposittfilm som kan brukes til å beskytte de ytre overflatene til romfartøy mer effektivt.

vnexpress.net