Vietnamesisk läkare hittar sätt att minska materialvärme för att skydda rymdfarkoster

Dr. Le Thi Quynh Trang och forskare i Japan har hittat en metod som kan bidra till att minska värmeflödet på material för att skydda ytan på rymdfarkoster och satelliter.

Arbetet publicerades i Nature av Dr. Trang, Institute for Advanced Technology Research and Development, Duy Tan University, och professorer från Japan. Forskarna sa att minskning av värmeflödet från elektroner och joner är en av de viktiga frågorna, vilket bidrar till att skydda ytan på satelliter och rymdfarkoster.

I ett samtal med VnExpress sa Dr. Trang att när elektroner och joner befinner sig vid höga temperaturer rör de sig lätt och kolliderar med metallytan. Som ett resultat kan metallytan förstöras. Forskargruppen använde ett externt magnetfält, skapat av en elektrisk ström genom värmetråden. En plasmaflödesmodell, inklusive elektroner och joner i ett litet område, upprättades med hjälp av två rumsliga dimensioner och tre koordinater för hastighet för att bestämma värmetrådens inverkan på partiklar och värmeflöde.

Simulering av plasma inneslutet i vakuum. Foto: Forskargrupp

Dr. Trang sa att när teamet simulerade plasmapartiklarnas rörelse vid kanten av tokamaken fann de att magnetfält kan ändra riktningen och intensiteten av värmeflödet eftersom elektroner och joner rör sig runt magnetiska linjer. I synnerhet har koncentrerade magnetfält (magnetfält med maximal magnitud i den centrala regionen och snabbt minskande i regionen långt från centrum) förmågan att bilda magnetiska speglar. Dessa speglar hjälper till att hålla kvar de flesta plasmapartiklarna när de rör sig över och tillåter bara partiklar med hastigheter som är tillräckligt stora för att undkomma spegeln att röra sig ut. Därför minskas flödet av högenergipartiklar innan de träffar metallytan.

Gruppen förklarade användningen av värmetråd i studien genom att säga att magnetfältet som skapas av en tråd är omvänt proportionellt mot avståndet till tråden. Ju längre bort tråden är, desto mindre är magnetfältet. Med andra ord kan tråden skapa ett koncentrerat magnetfält. Användning av elektriska strålar kan förändra magnetfältets struktur i enhetssystemet, vilket påverkar partikelflödets riktning. Efter noggrann forskning drog gruppen slutsatsen att högt värmeflöde minskas avsevärt på metallytan när man använder elektriska strålar.

Rymdskeppet Crew Dragon använder avancerade material för att skydda sin yta. Foto: SpaceX.

Dr. Trang anser att forskningsresultaten spelar en viktig roll och kan bli en potentiell kandidat för att minska flödet av högenergipartiklar till metallytor, och därigenom spela en roll i att skydda ytan på satelliter och rymdfarkoster från högenergiska jon- och elektronflöden. Hon förutspår optimistiskt att denna forskningsmetod snart kommer att tillämpas i praktiken. "Gruppen kommer att vidare studera genomförbarheten av den föreslagna metoden när den omsätts i praktiken", sa Dr. Trang.

Många forskare forskar på att hitta nya material och ytskyddslösningar för rymdfarkoster och satelliter. NASA använde särskilt en värmesköld täckt med kolfibermaterial som kan lossna för att förhindra att rymdfarkoster som transporterar människor till Mars brinner upp när de återvänder till jorden.

År 2021 utvecklade kinesiska forskare en ny typ av dubbelskiktad polyimid-nanokompositfilm som kan användas för att mer effektivt skydda rymdfarkosters yttre ytor.

vnexpress.net