Un médico vietnamita descubre una forma de reducir el calor de los materiales para proteger las naves espaciales

La Dra. Le Thi Quynh Trang y científicos en Japón han descubierto un método para ayudar a reducir el flujo de calor en los materiales para ayudar a proteger la superficie de las naves espaciales y los satélites.

El trabajo fue publicado en Nature por el Dr. Trang, del Instituto de Investigación y Desarrollo de Alta Tecnología de la Universidad Duy Tan, y profesores de Japón. Los investigadores creen que reducir el calor del flujo de electrones e iones es una de las cuestiones importantes que contribuyen a proteger la superficie de los satélites y las naves espaciales.

Hablando con VnExpress , el Dr. Trang dijo que cuando los electrones y los iones están a altas temperaturas, se mueven fácilmente y chocan con superficies metálicas. Como resultado, la superficie del metal puede resultar destruida. El equipo utilizó un campo magnético externo, creado por una corriente eléctrica que pasaba a través de un cable calefactor. Se establece un modelo de flujo de plasma, que consta de electrones e iones en una pequeña región, utilizando dos dimensiones espaciales y tres coordenadas de velocidad para determinar el efecto del filamento sobre las partículas y el flujo de calor.

*La simulación de plasma está limitada por el vacío. Foto: Equipo de investigación*

El Dr. Trang dijo que al simular el movimiento de partículas de plasma en el borde del tokamak, el grupo descubrió que el campo magnético puede cambiar la dirección y la intensidad del flujo de calor porque los electrones y los iones se mueven alrededor de las líneas del campo magnético. En particular, los campos magnéticos concentrados (campos magnéticos con magnitud máxima en la región central y que disminuyen rápidamente en las regiones alejadas del centro) tienen la capacidad de formar espejos magnéticos. Estos espejos ayudan a retener la mayoría de las partículas de plasma a medida que pasan y solo permiten que las partículas con velocidades lo suficientemente altas como para pasar a través de los espejos se muevan hacia afuera. De esta manera, la corriente de partículas de alta energía se reduce antes de impactar la superficie del metal.

Al explicar el uso del cable calefactor en el estudio, el grupo dijo que el campo magnético creado por un cable es inversamente proporcional a la distancia del cable: cuanto más lejos esté del cable, menor será el campo magnético. En otras palabras, el cable puede generar un campo magnético concentrado. El uso de rayos eléctricos puede cambiar la estructura del campo magnético del sistema del dispositivo, afectando la dirección del flujo de partículas. Después de un estudio cuidadoso, el equipo concluyó que el flujo de calor elevado se reducía significativamente en las superficies metálicas cuando se utilizaban chispas eléctricas.

*La nave espacial Crew Dragon utiliza materiales avanzados para proteger su superficie. Foto: SpaceX.*

El Dr. Trang dijo que los resultados de la investigación juegan un papel importante y pueden convertirse en un candidato potencial para reducir el flujo de partículas de alta energía a las superficies metálicas, desempeñando así un papel en la protección de las superficies de los satélites y naves espaciales de los flujos de iones y electrones de alta energía. Ella predice con optimismo que este método de investigación tiene potencial para ser aplicado en la práctica pronto. "El grupo estudiará más a fondo la viabilidad del método propuesto cuando lo ponga en práctica", afirmó el Dr. Trang.

Numerosos científicos están investigando nuevos materiales y soluciones de protección de superficies para naves espaciales y satélites. La NASA utilizó una vez un escudo térmico cubierto con material de fibra de carbono despegable para evitar que las naves espaciales que transportaban humanos a Marte se quemaran al regresar a la Tierra.

En 2021, investigadores chinos desarrollaron un nuevo tipo de película nanocompuesta de poliimida de doble capa que puede utilizarse para proteger de forma más eficaz las superficies externas de las naves espaciales.

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