Un doctor vietnamez încearcă să reducă temperatura materialelor pentru a proteja navele spațiale.

Dr. Le Thi Quynh Trang și oamenii de știință din Japonia au descoperit o metodă de reducere a fluxului de căldură prin materiale, contribuind la protejarea suprafețelor navelor spațiale și ale sateliților.

Studiul a fost publicat 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 consideră că reducerea fluxului termic de electroni și ioni este una dintre problemele importante care contribuie la protejarea suprafețelor sateliților și navelor spațiale.

Într-un interviu acordat VnExpress , Dr. Trang a explicat că atunci când electronii și ionii sunt la temperaturi ridicate, aceștia se mișcă ușor și se ciocnesc cu suprafețele metalice. Drept urmare, suprafața metalică poate fi deteriorată. Echipa de cercetare a folosit un câmp magnetic extern, creat de curentul care curge prin firul de încălzire. Un model de flux de plasmă, care cuprinde electroni și ioni într-o regiune mică, a fost stabilit folosind două dimensiuni spațiale și trei coordonate pentru viteză pentru a determina efectul firului de încălzire asupra particulelor și a fluxului termic.

Simulările cu plasmă sunt limitate de vid. Imagine: Echipa de cercetare

Dr. Trang a explicat că, simulând mișcarea particulelor de plasmă la marginea tokamak-ului, echipa a descoperit că câmpul magnetic ar putea schimba direcția și intensitatea fluxului de căldură, deoarece electronii și ionii se rotesc în jurul liniilor câmpului magnetic. În special, un câmp magnetic concentrat (unul cu magnitudine maximă în centru și care scade rapid de la centru) poate forma oglinzi magnetice. Aceste oglinzi ajută la reținerea majorității particulelor de plasmă pe măsură ce se mișcă peste ele, permițând doar particulelor cu viteză suficientă să scape din oglindă și să se deplaseze spre exterior. Prin urmare, fluxul de particule de înaltă energie este redus înainte de impactul cu suprafața metalică.

Explicând utilizarea unui fir de încălzire în cercetarea lor, echipa a afirmat că câmpul magnetic generat de un conductor este invers proporțional cu distanța față de fir; cu cât firul este mai departe de conductor, cu atât câmpul magnetic este mai mic. Cu alte cuvinte, conductorul poate crea un câmp magnetic concentrat. Utilizarea descărcărilor electrice poate modifica structura câmpului magnetic al sistemului, afectând direcția fluxului de particule. După un studiu atent, echipa a concluzionat că fluxul termic ridicat este redus semnificativ la suprafața metalului atunci când se utilizează descărcări electrice.

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

Dr. Trang consideră că rezultatele cercetării sunt importante și ar putea deveni un potențial candidat pentru reducerea fluxului de particule de înaltă energie către suprafețele metalice, protejând astfel suprafețele sateliților și ale navelor spațiale de fluxurile de ioni și electroni de înaltă energie. Ea prezice cu optimism că această metodă de cercetare ar putea fi aplicată în curând în practică. „Echipa va investiga în continuare fezabilitatea metodei noastre propuse atunci când o va pune în practică”, a spus Dr. Trang.

Mulți oameni de știință desfășoară cercetări privind noi materiale și soluții de protecție a suprafețelor pentru nave spațiale și sateliți. De exemplu, NASA a folosit odată un scut termic autodecojit, acoperit cu fibră de carbon, pentru a împiedica arderea unei nave spațiale care transporta oameni pe Marte la întoarcerea pe Pământ.

În 2021, cercetătorii chinezi au dezvoltat un nou tip de membrană nanocompozită din poliimidă cu două straturi, care ar putea fi utilizată pentru a proteja mai eficient suprafețele exterioare ale navelor spațiale.

vnexpress.net