ดร. เล ทิ กวีญ ตรัง และ นักวิทยาศาสตร์ ในญี่ปุ่นได้ค้นพบวิธีที่จะช่วยลดการไหลของความร้อนบนวัสดุเพื่อช่วยปกป้องพื้นผิวของยานอวกาศและดาวเทียม
ผลงานนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน วารสาร Nature โดยดร. Trang จากสถาบันวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง มหาวิทยาลัย Duy Tan และศาสตราจารย์จากญี่ปุ่น นักวิจัยพบว่าการลดความร้อนของฟลักซ์อิเล็กทรอนิกส์และไอออนเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญที่ช่วยปกป้องพื้นผิวของดาวเทียมและยานอวกาศ
ในการพูดคุยกับ VnExpress ดร. Trang กล่าวว่าเมื่ออิเล็กตรอนและไอออนอยู่ที่อุณหภูมิสูง พวกมันจะเคลื่อนที่และชนกับพื้นผิวโลหะได้ง่าย ส่งผลให้พื้นผิวโลหะถูกทำลายได้ ทีมวิจัยใช้สนามแม่เหล็กภายนอกที่สร้างขึ้นโดยกระแสไฟฟ้าผ่านลวดความร้อน แบบจำลองการไหลของพลาสมาซึ่งรวมถึงอิเล็กตรอนและไอออนในพื้นที่ขนาดเล็ก ถูกสร้างขึ้นโดยใช้มิติเชิงพื้นที่สองมิติและพิกัดสามพิกัดสำหรับความเร็ว เพื่อกำหนดผลกระทบของลวดความร้อนต่ออนุภาคและฟลักซ์ความร้อน
การจำลองพลาสมาที่ถูกจำกัดด้วยสุญญากาศ ภาพ: ทีมวิจัย
ดร. ตรัง กล่าวว่า เมื่อจำลองการเคลื่อนที่ของอนุภาคพลาสมาที่ขอบของโทคาแมก ทีมวิจัยพบว่าสนามแม่เหล็กสามารถเปลี่ยนทิศทางและความเข้มข้นของการไหลของความร้อนได้ เนื่องจากอิเล็กตรอนและไอออนเคลื่อนที่ไปรอบๆ เส้นสนามแม่เหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สนามแม่เหล็กที่มีความเข้มข้นสูง (สนามแม่เหล็กจะมีขนาดสูงสุดในบริเวณศูนย์กลางและลดลงอย่างรวดเร็วในบริเวณที่อยู่ห่างจากศูนย์กลาง) มีความสามารถในการสร้างกระจกแม่เหล็ก กระจกเหล่านี้ช่วยกักเก็บอนุภาคพลาสมาส่วนใหญ่ไว้ในขณะที่เคลื่อนที่ข้ามไป และอนุญาตให้อนุภาคที่มีความเร็วสูงพอที่จะผ่านกระจกได้เท่านั้นจึงจะเคลื่อนตัวออกไปด้านนอก ดังนั้น การไหลของอนุภาคพลังงานสูงจึงลดลงก่อนที่จะกระทบกับพื้นผิวโลหะ
เมื่ออธิบายการใช้ลวดทำความร้อนในงานวิจัย กลุ่มวิจัยได้กล่าวว่าสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยลวดจะแปรผกผันกับระยะห่างจากลวด ยิ่งลวดอยู่ไกลสนามแม่เหล็กก็จะยิ่งเล็กลง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ลวดสามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มข้นได้ การใช้รังสีไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนโครงสร้างของสนามแม่เหล็กของระบบอุปกรณ์ได้ ซึ่งส่งผลต่อทิศทางการไหลของอนุภาค หลังจากการวิจัยอย่างรอบคอบ กลุ่มวิจัยได้สรุปว่าฟลักซ์ความร้อนสูงจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญบนพื้นผิวโลหะเมื่อใช้รังสีไฟฟ้า
ยานอวกาศ Crew Dragon ใช้วัสดุขั้นสูงเพื่อปกป้องพื้นผิว ภาพ: SpaceX
ดร. ตรังเชื่อว่าผลการวิจัยมีบทบาทสำคัญและสามารถเป็นปัจจัยสำคัญในการลดการไหลของอนุภาคพลังงานสูงไปยังพื้นผิวโลหะ จึงมีบทบาทในการปกป้องพื้นผิวของดาวเทียมและยานอวกาศจากการไหลของไอออนและอิเล็กตรอนพลังงานสูง เธอมีความหวังว่าวิธีการวิจัยนี้จะถูกนำไปใช้ในทางปฏิบัติในไม่ช้านี้ “กลุ่มวิจัยจะศึกษาความเป็นไปได้ของวิธีที่เสนอเพิ่มเติมเมื่อนำไปปฏิบัติจริง” ดร. ตรังกล่าว
นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากกำลังทำการวิจัยเกี่ยวกับวัสดุใหม่ๆ และโซลูชันการปกป้องพื้นผิวสำหรับยานอวกาศและดาวเทียม NASA ได้ใช้แผ่นกันความร้อนที่เคลือบด้วยวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ที่สามารถลอกออกได้เพื่อป้องกันไม่ให้ยานอวกาศที่บรรทุกมนุษย์ไปยังดาวอังคารถูกเผาไหม้เมื่อเดินทางกลับมายังโลก
ในปี 2021 นักวิจัยชาวจีนได้พัฒนาฟิล์มนาโนคอมโพสิตโพลิอิไมด์สองชั้นชนิดใหม่ที่ใช้ในการปกป้องพื้นผิวภายนอกของยานอวกาศได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
วีเอ็นเอ็กซ์เพรส.เน็ต
การแสดงความคิดเห็น (0)