Un medic vietnamez găsește o modalitate de a reduce căldura materialelor pentru a proteja navele spațiale

Dr. Le Thi Quynh Trang și oamenii de știință din Japonia au descoperit o metodă care ajută la reducerea fluxului de căldură pe materiale, contribuind astfel la protejarea suprafeței navelor spațiale și a sateliților.

Lucrarea a fost publicată în revista Nature de Dr. Trang, de la Institutul pentru Cercetare și Dezvoltare Tehnologică Avansată din cadrul Universității Duy Tan, și de profesori din Japonia. Cercetătorii au stabilit că reducerea căldurii generate de fluxul electronic și de ioni este una dintre problemele importante, contribuind la protejarea suprafeței sateliților și a navelor spațiale.

Într-un interviu acordat publicației VnExpress , Dr. Trang a declarat că atunci când electronii și ionii se află la temperaturi ridicate, aceștia se mișcă ușor și se ciocnesc cu suprafața metalică. Drept urmare, suprafața metalică poate fi distrusă. Echipa de cercetare a folosit un câmp magnetic extern, creat de un curent electric prin firul de încălzire. Un model de flux de plasmă, incluzând electroni și ioni într-o regiune mică, a fost stabilit folosind două dimensiuni spațiale și trei coordonate pentru viteză pentru a determina impactul firului de încălzire asupra particulelor și fluxului de căldură.

Simularea plasmei închise în vid. Fotografie: Echipa de cercetare

Dr. Trang a spus că, simulând mișcarea particulelor de plasmă la marginea tokamak-ului, echipa a descoperit că câmpul magnetic poate schimba direcția și intensitatea fluxului de căldură, deoarece electronii și ionii se mișcă în jurul liniilor câmpului magnetic. În special, câmpul magnetic concentrat (câmpul magnetic are o magnitudine maximă în regiunea centrală și scade rapid în regiunea îndepărtată de centru) are capacitatea de a forma oglinzi magnetice. Aceste oglinzi ajută la reținerea majorității particulelor de plasmă pe măsură ce se mișcă și permit doar particulelor cu o viteză suficient de mare pentru a trece prin oglindă să se deplaseze spre exterior. Prin urmare, fluxul de particule de înaltă energie este redus înainte de a lovi suprafața metalică.

Explicând utilizarea firelor de încălzire în studiu, grupul a afirmat că câmpul magnetic creat de un fir este invers proporțional cu distanța față de fir, cu cât firul este mai departe, cu atât câmpul magnetic este mai mic. Cu alte cuvinte, firul poate crea un câmp magnetic concentrat. Utilizarea razelor electrice poate schimba structura câmpului magnetic al sistemului dispozitivului, afectând direcția fluxului de particule. După cercetări atente, grupul a concluzionat că fluxul termic ridicat este redus semnificativ pe suprafața metalului atunci când se utilizează raze electrice.

Nava spațială Crew Dragon folosește materiale avansate pentru a-și proteja suprafața. Foto: SpaceX.

Dr. Trang consideră că rezultatele cercetării joacă un rol important și pot deveni un potențial candidat în reducerea fluxului de particule de înaltă energie către suprafețele metalice, jucând astfel un rol în protejarea suprafeței sateliților și a navelor spațiale de fluxurile de ioni și electroni de înaltă energie. Ea este optimistă că această metodă de cercetare va fi aplicată în curând în practică. „Grupul va studia în continuare fezabilitatea metodei propuse atunci când o va pune în practică”, a spus Dr. Trang.

Mulți oameni de știință desfășoară cercetări în domeniul noilor materiale și soluțiilor de protecție a suprafeței pentru nave spațiale și sateliți. NASA a folosit un scut termic acoperit cu material de fibră de carbon decojibil pentru a împiedica arderea navelor spațiale care transportă oameni pe Marte la întoarcerea pe Pământ.

În 2021, cercetătorii chinezi au dezvoltat un nou tip de peliculă nanocompozită din poliimidă cu strat dublu, care poate fi utilizată pentru a proteja mai eficient suprafețele exterioare ale navelor spațiale.

vnexpress.net