В'єтнамський лікар знайшов спосіб зменшити нагрівання матеріалів для захисту космічного корабля

Доктор Ле Тхі Куїнь Транг та вчені з Японії знайшли метод, який допомагає зменшити потік тепла на матеріалах, щоб захистити поверхню космічних кораблів та супутників.

Роботу було опубліковано в журналі Nature доктором Трангом з Інституту досліджень та розробок передових технологій Університету Дуй Тан та професорами з Японії. Дослідники визначили, що зменшення теплового потоку електронів та іонів є одним із важливих питань, що сприяє захисту поверхні супутників та космічних апаратів.

В інтерв'ю VnExpress доктор Транг сказав, що коли електрони та іони перебувають за високих температур, вони легко рухаються та стикаються з поверхнею металу. В результаті поверхня металу може бути зруйнована. Дослідницька група використовувала зовнішнє магнітне поле, створене електричним струмом через нагрівальний дріт. Модель потоку плазми, що включає електрони та іони в невеликій області, була створена з використанням двох просторових вимірів та трьох координат швидкості для визначення впливу нагрівального дроту на частинки та тепловий потік.

Моделювання плазми, утримуваної вакуумом. Фото: Дослідницька група

Доктор Транг сказав, що під час моделювання руху плазмових частинок на краю токамака команда виявила, що магнітне поле може змінювати напрямок та інтенсивність теплового потоку, оскільки електрони та іони рухаються навколо ліній магнітного поля. Зокрема, концентроване магнітне поле (магнітне поле має максимальну величину в центральній області та швидко зменшується в області, далекій від центру) має здатність утворювати магнітні дзеркала. Ці дзеркала допомагають утримувати більшість плазмових частинок під час їх руху та дозволяють рухатися назовні лише тим частинкам, швидкість яких достатньо велика для проходження через дзеркало. Таким чином, потік високоенергетичних частинок зменшується до того, як вони вдаряються об металеву поверхню.

Пояснюючи використання нагрівальних дротів у дослідженні, група зазначила, що магнітне поле, створюване дротом, обернено пропорційне відстані від дроту, чим далі дріт, тим менше магнітне поле. Іншими словами, дріт може створювати концентроване магнітне поле. Використання електричних променів може змінити структуру магнітного поля системи пристрою, впливаючи на напрямок потоку частинок. Після ретельного дослідження група дійшла висновку, що високий тепловий потік на поверхні металу значно зменшується при використанні електричних променів.

Космічний корабель Crew Dragon використовує передові матеріали для захисту своєї поверхні. Фото: SpaceX.

Доктор Транг вважає, що результати дослідження відіграють важливу роль і можуть стати потенційним кандидатом у зменшенні потоку високоенергетичних частинок до металевих поверхонь, тим самим відіграючи роль в екрануванні поверхні супутників і космічних апаратів від потоків високоенергетичних іонів та електронів. Вона оптимістично налаштована щодо того, що цей метод дослідження незабаром буде застосований на практиці. «Група додатково вивчить доцільність запропонованого методу під час його практичного впровадження», – сказала доктор Транг.

Багато вчених проводять дослідження нових матеріалів та рішень для захисту поверхонь космічних кораблів і супутників. NASA використало тепловий екран, покритий вуглецевим волокнистим матеріалом, що знімається, щоб запобігти згорянню космічних кораблів, що доставляли людей на Марс, під час повернення на Землю.

У 2021 році китайські дослідники розробили новий тип двошарової поліімідної нанокомпозитної плівки, яку можна використовувати для ефективнішого захисту зовнішніх поверхонь космічних апаратів.

vnexpress.net