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Ondas de sonido de iones para encontrar basura espacial

20.02.2021

Un equipo internacional de científicos ha propuesto una nueva forma de detectar desechos espaciales utilizando ondas de sonido de iones resultantes del movimiento de objetos de desechos en la órbita terrestre baja.

Los desechos espaciales son objetos no funcionales lanzados por el hombre al espacio y sus fragmentos, así como meteoritos y otros objetos inactivos no creados por el hombre en el espacio exterior cercano a la Tierra. Estos objetos se mueven en el plasma que rodea la órbita de la Tierra. Dado que la velocidad de los desechos espaciales puede alcanzar los 10 km/s, incluso los fragmentos de unas pocas micras de tamaño pueden causar graves daños a las aeronaves, especialmente a las tripuladas. En comparación, el ojo humano no puede ver partículas de menos de 40 micrones.

La vigilancia de los desechos espaciales se realiza desde hace mucho tiempo, y la observación de las ondas que surgen en el plasma como resultado del movimiento de los desechos cargados bajo la influencia de la radiación solar y otros tipos de radiación cósmica puede convertirse en uno de los métodos para la detección indirecta. detección de fragmentos de escombros peligrosos.

Dado que el plasma está formado por partículas cargadas, el movimiento de los desechos tiene un efecto similar al proceso de formación de ondas en el agua. Como resultado, se forman ondas acústicas de iones, ondas específicas asociadas con la oscilación de iones que surgen en el plasma. Son ondas de compresión en plasma, por eso se llaman acústicas, ya que el sonido también es ondas de compresión, pero ya en el aire. A una amplitud suficientemente alta, se vuelven no lineales y se transforman en solitones, ondas de sonido estructuralmente estables que se propagan solo en un medio no lineal. Una característica distintiva de los solitones es que cuando interactúan entre sí o con otras perturbaciones, no colapsan, sino que continúan moviéndose, manteniendo su estructura sin cambios.

Por primera vez, los científicos han calculado los parámetros exactos de un solitón acelerado que se produce cuando los desechos espaciales se mueven a través de un plasma utilizando un modelo matemático en el que el término de la ecuación responsable de los desechos espaciales se denomina fuente. Es una carga que crea un campo eléctrico. A medida que se mueven los escombros, la fuente en la ecuación cambia en el tiempo y el espacio. Esto conduce a la aparición de solitones acelerados, en lugar de solitones ordinarios, que se mueven a una velocidad constante.

Sabiendo exactamente cómo las propiedades de los solitones característicos de los desechos espaciales están determinadas por la posición y la velocidad de los fragmentos en el medio de plasma, es posible detectar fragmentos peligrosos en la órbita cercana a la Tierra por los solitones específicos que crean. Por lo tanto, el trabajo de los científicos puede formar la base teórica de un método fundamentalmente nuevo para monitorear el movimiento de los desechos espaciales.

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Impresión 3D de objetos metálicos a temperatura ambiente 14.07.2023

Científicos de la Universidad de Carolina del Norte han desarrollado un compuesto único que permite imprimir productos metálicos con una impresora 3D a temperatura ambiente normal. Este importante avance abre nuevas posibilidades para la creación de objetos metálicos, incluidos aquellos que son sensibles a las altas temperaturas, como en el campo de la electrónica.

La base del nuevo material es una suspensión acuosa de micropartículas de cobre. Se le añaden micropartículas de la aleación eutéctica de galio con indio (EGaIn) y ácido clorhídrico. Este último cambia el pH del agua a un valor de 1,0, lo que elimina los óxidos de EGaIn y lo convierte temporalmente en un estado de metal líquido. Los glóbulos de EGaIn se adhieren a partículas de cobre más grandes, formando fuertes enlaces entre ellas. Para aumentar el volumen de la mezcla, se le agrega metilcelulosa.

El gel viscoso resultante se puede extruir desde la boquilla de una impresora 3D convencional a temperatura ambiente, lo que permite crear objetos mediante capas sucesivas. Después de la impresión, el objeto se seca a la misma temperatura, haciendo que el agua y el ácido clorhídrico se evaporen. Así, se obtiene un objeto tridimensional sólido con alta conductividad eléctrica, compuesto por un 97,5% de metal (el 2,5% restante es metilcelulosa).

Al controlar la extrusión del gel y aplicar calor para que se seque rápidamente, se puede moldear el objeto con la forma deseada: un blanco inicialmente plano se puede transformar en una pieza compleja. En un ejemplo del uso de esta tecnología, se creó una araña que se puso de pie mientras se seca cuando se calienta. Esto demuestra el potencial del nuevo método para imprimir objetos metálicos con alta precisión y flexibilidad a temperaturas normales.

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