Vietnamesisk doktorgrad søker å redusere materialtemperaturen for å beskytte romfartøy.

Dr. Le Thi Quynh Trang og forskere i Japan har oppdaget en metode for å redusere varmestrømmen gjennom materialer, noe som bidrar til å beskytte overflatene til romfartøy og satellitter.

Studien ble publisert i Nature av Dr. Trang fra Institute for Advanced Technology Research and Development ved Duy Tan University og professorer fra Japan. Forskerne mener at reduksjon av elektron- og ion-termisk fluks er et av de viktige spørsmålene som bidrar til beskyttelse av satellitt- og romfartøyoverflater.

I et intervju med VnExpress forklarte Dr. Trang at når elektroner og ioner har høye temperaturer, beveger de seg lett og kolliderer med metalloverflater. Som et resultat kan metalloverflaten bli skadet. Forskningsteamet brukte et eksternt magnetfelt, skapt av strømmen som flyter gjennom varmetråden. En plasmastrømningsmodell, bestående av elektroner og ioner i et lite område, ble etablert ved hjelp av to romlige dimensjoner og tre koordinater for hastighet for å bestemme effekten av varmetråden på partiklene og den termiske fluksen.

Plasmasimuleringer er begrenset av et vakuum. Bilde: Forskerteam

Dr. Trang forklarte at når teamet simulerte bevegelsen til plasmapartikler ved kanten av tokamaken, fant de ut at magnetfeltet kunne endre retningen og intensiteten til varmefluksen fordi elektroner og ioner roterer rundt magnetfeltlinjene. Spesielt kan et konsentrert magnetfelt (et med maksimal styrke i sentrum og raskt avtagende bort fra sentrum) danne magnetiske speil. Disse speilene bidrar til å holde på de fleste plasmapartiklene når de beveger seg over dem, slik at bare partikler med tilstrekkelig hastighet kan unnslippe speilet og bevege seg utover. Derfor reduseres den høyenergiske partikkelfluksen før støtet mot metalloverflaten.

Teamet forklarte bruken av en varmetråd i forskningen sin ved å hevde at magnetfeltet som genereres av en leder er omvendt proporsjonalt med avstanden fra ledningen; jo lenger unna lederen, desto mindre er magnetfeltet. Med andre ord kan lederen skape et konsentrert magnetfelt. Bruk av elektriske utladninger kan endre systemets magnetfeltstruktur, noe som påvirker retningen på partikkelstrømmen. Etter nøye studier konkluderte teamet med at høy varmefluks reduseres betydelig på metalloverflaten når man bruker elektriske utladninger.

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

Dr. Trang mener forskningsresultatene er viktige og kan bli en potensiell kandidat for å redusere strømmen av høyenergipartikler til metalloverflater, og dermed beskytte overflatene til satellitter og romfartøy mot høyenergiske ion- og elektronstrømmer. Hun spår optimistisk at denne forskningsmetoden snart kan brukes i praksis. «Teamet vil undersøke videre gjennomførbarheten av vår foreslåtte metode når den settes i eksperimenter», sa Dr. Trang.

Mange forskere forsker på nye materialer og overflatebeskyttelsesløsninger for romfartøy og satellitter. For eksempel brukte NASA en gang et selvavskallende karbonfiberbelagt varmeskjold for å forhindre at et romfartøy som fraktet mennesker til Mars brant opp ved retur til jorden.

I 2021 utviklet kinesiske forskere en ny type tolags polyimid-nanokomposittmembran som kunne brukes til å beskytte de ytre overflatene til romfartøy mer effektivt.

vnexpress.net