O Dr. Le Thi Quynh Trang e cientistas no Japão descobriram um método para ajudar a reduzir o fluxo de calor em materiais para ajudar a proteger a superfície de espaçonaves e satélites.
O trabalho foi publicado na Nature pelo Dr. Trang, do Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento de Tecnologia Avançada da Universidade Duy Tan, e professores do Japão. Os pesquisadores afirmaram que a redução do calor do fluxo de elétrons e íons é uma das questões importantes, contribuindo para a proteção da superfície de satélites e espaçonaves.
Em entrevista ao VnExpress , o Dr. Trang afirmou que, quando elétrons e íons estão em altas temperaturas, eles se movem e colidem facilmente com a superfície metálica. Como resultado, a superfície metálica pode ser destruída. A equipe de pesquisa utilizou um campo magnético externo, criado por uma corrente elétrica através do fio de aquecimento. Um modelo de fluxo de plasma, incluindo elétrons e íons em uma pequena região, foi estabelecido usando duas dimensões espaciais e três coordenadas de velocidade para determinar o impacto do fio de aquecimento nas partículas e no fluxo de calor.
Simulação de plasma confinado por vácuo. Foto: Equipe de pesquisa
O Dr. Trang afirmou que, ao simular o movimento das partículas de plasma na borda do tokamak, a equipe descobriu que os campos magnéticos podem alterar a direção e a intensidade do fluxo de calor, pois elétrons e íons se movem ao redor das linhas magnéticas. Em particular, campos magnéticos concentrados (campos magnéticos com magnitude máxima na região central e decrescente rapidamente na região mais distante do centro) têm a capacidade de formar espelhos magnéticos. Esses espelhos ajudam a reter a maior parte das partículas de plasma à medida que se movem e permitem que apenas partículas com velocidades grandes o suficiente para escapar do espelho se movam para fora. Portanto, o fluxo de partículas de alta energia é reduzido antes de atingir a superfície metálica.
Ao explicar o uso do fio de aquecimento no estudo, o grupo afirmou que o campo magnético criado por um fio é inversamente proporcional à distância até o fio; quanto mais distante o fio estiver, menor será o campo magnético. Em outras palavras, o fio pode criar um campo magnético concentrado. O uso de raios elétricos pode alterar a estrutura do campo magnético do sistema do dispositivo, afetando a direção do fluxo de partículas. Após pesquisa cuidadosa, o grupo concluiu que o alto fluxo de calor é significativamente reduzido na superfície metálica ao usar raios elétricos.
A nave Crew Dragon utiliza materiais avançados para proteger sua superfície. Foto: SpaceX.
A Dra. Trang acredita que os resultados da pesquisa desempenham um papel importante e podem se tornar um potencial candidato na redução do fluxo de partículas de alta energia para superfícies metálicas, contribuindo assim para proteger a superfície de satélites e naves espaciais contra fluxos de íons e elétrons de alta energia. Ela prevê com otimismo que esse método de pesquisa será em breve aplicado na prática. "O grupo estudará mais a fundo a viabilidade do método proposto ao colocá-lo em prática", disse a Dra. Trang.
Muitos cientistas estão pesquisando novos materiais e soluções de proteção de superfície para espaçonaves e satélites. Em particular, a NASA utilizou um escudo térmico revestido com fibra de carbono, que pode ser removido, para evitar que a espaçonave que transporta humanos a Marte queime ao retornar à Terra.
Em 2021, pesquisadores chineses desenvolveram um novo tipo de filme nanocompósito de poliimida de camada dupla que pode ser usado para proteger mais eficazmente as superfícies externas de espaçonaves.
vnexpress.net
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