베트남 의사, 우주선을 보호하기 위해 재료 열을 줄이는 방법 발견

Le Thi Quynh Trang 박사와 일본 과학자들은 우주선과 위성의 표면을 보호하기 위해 재료의 열 흐름을 줄이는 방법을 발견했습니다.

이 연구는 Duy Tan University의 첨단기술 연구개발 연구소인 Trang 박사와 일본 교수들에 의해 Nature 에 게재되었습니다. 연구자들은 전자와 이온 플럭스의 열을 줄이는 것이 위성 및 우주선 표면을 보호하는 데 중요한 문제 중 하나라고 믿고 있습니다.

VnExpress 와의 인터뷰에서 Trang 박사는 전자와 이온이 고온에 있을 때 쉽게 움직이고 금속 표면과 충돌한다고 말했습니다. 결과적으로 금속 표면이 파괴될 수 있습니다. 연구팀은 전류가 가열선을 통과하면서 생성되는 외부 자기장을 사용했습니다. 전자와 이온이 작은 영역에 존재하는 플라즈마 흐름 모델은 두 개의 공간 차원과 세 개의 속도 좌표를 사용하여 확립되었으며, 이를 통해 필라멘트가 입자와 열 유속에 미치는 영향을 파악했습니다.

트랑 박사는 토카막 가장자리에서 플라스마 입자의 움직임을 시뮬레이션할 때, 전자와 이온이 자기장 선을 따라 움직이기 때문에 자기장이 열 흐름의 방향과 강도를 바꿀 수 있다는 것을 발견했다고 말했습니다. 특히 집중된 자기장(중앙 영역에서 최대 세기를 갖고 중심에서 멀리 떨어진 영역에서는 급격히 감소하는 자기장)은 자기 거울을 형성하는 능력이 있습니다. 이러한 거울은 대부분의 플라스마 입자가 지나갈 때 이를 유지하는 데 도움이 되며, 거울을 통과할 수 있을 만큼 빠른 속도를 가진 입자만 바깥쪽으로 이동시킵니다. 따라서 고에너지 입자의 흐름은 금속 표면에 부딪히기 전에 감소합니다.

연구에서 가열선을 사용한 이유를 설명하면서, 연구팀은 전선에서 생성되는 자기장은 전선과의 거리에 반비례한다고 말했다. 즉, 전선에서 멀어질수록 자기장은 작아진다는 것이다. 즉, 전선은 집중된 자기장을 생성할 수 있습니다. 전기선은 장치 시스템의 자기장 구조를 변화시켜 입자 흐름의 방향에 영향을 미칠 수 있습니다. 연구팀은 신중한 연구 끝에 전기 스파크를 사용하면 금속 표면의 높은 열 유속이 크게 줄어든다는 결론을 내렸습니다.

*크루 드래곤 우주선은 표면을 보호하기 위해 첨단 소재를 사용합니다. 사진: SpaceX.*

Trang 박사는 연구 결과가 중요한 역할을 하며 고에너지 입자가 금속 표면으로 흐르는 것을 줄이는 데 잠재적인 후보가 될 수 있으며, 이를 통해 위성과 우주선 표면을 고에너지 이온 및 전자 흐름으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다고 말했습니다. 그녀는 이 연구 방법이 곧 실무에 적용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 낙관적으로 예측합니다. "그룹은 제안된 방법을 실행에 옮길 때 그 실현 가능성을 더 연구할 것입니다."라고 Trang 박사는 말했습니다.

많은 과학자들이 우주선과 위성에 사용할 새로운 소재와 표면 보호 솔루션을 찾기 위한 연구를 진행하고 있습니다. NASA는 한때 인간을 화성으로 데려간 우주선이 지구로 돌아올 때 타는 것을 막기 위해 벗겨낼 수 있는 탄소 섬유 소재로 덮인 방열판을 사용했습니다.

2021년 중국 연구원들은 우주선 외부 표면을 보다 효과적으로 보호하는 데 사용할 수 있는 새로운 유형의 이중층 폴리이미드 나노복합 필름을 개발했습니다.

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