ベトナムの医師が宇宙船を守るために物質の熱を減らす方法を発見

レ・ティ・クイン・トラン博士と日本の科学者たちは、宇宙船や衛星の表面を保護するために材料の熱の流れを減らす方法を発見した。

この研究は、ドゥイタン大学高技術研究開発研究所のトラン博士と日本の教授らによってネイチャー誌に発表された。研究者たちは、電子とイオンの束の熱を減らすことが、衛星や宇宙船の表面の保護に貢献する重要な課題の 1 つであると考えています。

VnExpressとのインタビューで、トラン博士は、電子とイオンは高温になると簡単に移動して金属表面に衝突すると述べた。その結果、金属の表面が破壊される可能性があります。研究チームは、加熱線を流れる電流によって生成される外部磁場を利用した。小さな領域内の電子とイオンで構成されるプラズマフローモデルは、2 つの空間次元と 3 つの速度座標を使用して確立され、フィラメントが粒子と熱流束に与える影響を決定します。

トラン博士は、トカマクの端でのプラズマ粒子の動きをシミュレーションしたところ、電子とイオンが磁力線の周りを動くため、磁場によって熱流の方向と強度が変化することを研究チームが発見したと述べた。特に、集中した磁場（中心領域で最大の大きさを持ち、中心から離れた領域では急速に減少する磁場）は、磁気ミラーを形成する能力を持っています。これらのミラーは、通過するプラズマ粒子の大部分を保持し、ミラーを通過できるほどの速度を持つ粒子だけが外側に移動できるようにします。したがって、高エネルギー粒子の流れは金属表面に衝突する前に減少します。

研究グループは、研究で電熱線を使用した理由として、電熱線から発生する磁場は電熱線からの距離に反比例し、電熱線から遠いほど磁場は小さくなると述べた。つまり、ワイヤは集中した磁場を生成することができます。電線を使用すると、デバイスシステムの磁場構造が変化し、粒子の流れの方向に影響を与えることができます。研究チームは、慎重な研究の結果、電気火花を使用すると金属表面での高熱流束が大幅に減少するという結論に達しました。

*クルードラゴン宇宙船は表面を保護するために先進的な素材を使用しています。写真: SpaceX。*

トラン博士は、この研究結果は重要な役割を果たし、金属表面への高エネルギー粒子の流れを減らすための潜在的な候補となり、衛星や宇宙船の表面を高エネルギーのイオンや電子の流れから保護する役割を果たす可能性があると述べた。彼女は、この研究方法が近い将来に実際に応用される可能性があると楽観的に予測しています。「研究グループは提案された方法を実践に移す際に、その実現可能性をさらに研究する予定だ」とトラン博士は述べた。

多くの科学者が、宇宙船や衛星のための新しい材料や表面保護ソリューションを見つけるための研究に取り組んでいます。 NASAはかつて、火星に人類を運んだ宇宙船が地球に帰還する際に燃え尽きるのを防ぐために、剥離可能な炭素繊維素材で覆われた熱シールドを使用していた。

2021年、中国の研究者らは、宇宙船の外面をより効果的に保護するために使用できる新しいタイプの二層ポリイミドナノ複合フィルムを開発した。

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