Des scientifiques développent du réel

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Des vaisseaux spatiaux avec des rayons glacials !

Chaque super-vilain a besoin d’une arme capable de semer la peur chez ses ennemis. Pour Felonius Gru (Steve Carrell) de Despicable Me, cette arme est un rayon gelant. Nous le voyons pour la première fois au début de Moi, moche et méchant, lorsque Gru entre dans un petit café pour trouver une longue file d'attente. Il fige les clients sur place afin d'éviter la file d'attente.

Lâche!

L'origine du rayon gelé est vue dans Minions (diffusé maintenant sur Peacock !), lorsqu'un jeune Dr Nefario le démontre à une foule au Villain-Con. Les rayons gelés sont peut-être un tarif standard pour les super-vilains fictifs, mais ils nous ont jusqu'à présent échappé dans la vraie vie. Jusqu'à maintenant! C'est ce que révèle un article récemment publié dans la revue ACS Nano.

Les chercheurs n’envisagent pas d’utiliser leur rayon gelé pour conquérir le monde ou éviter la file d’attente dans les cafés (s’ils le font, ils ne l’ont dit à personne). Au lieu de cela, ils souhaitent l’utiliser sur des avions et des engins spatiaux à haute altitude pour refroidir leurs appareils électroniques.

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Sur Terre, l’électronique génère beaucoup de chaleur, mais l’atmosphère est plutôt efficace pour rayonner la chaleur. Dans l'espace, il n'y a pas d'atmosphère pour évacuer la chaleur, donc celle-ci s'accumule jusqu'à ce que quelque chose se passe mal à moins qu'un système de refroidissement embarqué ne puisse l'éloigner des appareils électroniques sensibles. Les avions à haute altitude ont des limites similaires dans la haute atmosphère, où l’air est trop mince pour évacuer efficacement la chaleur.

Aujourd'hui, les vaisseaux spatiaux utilisent souvent des plaques de refroidissement pour capter la chaleur et la diffuser dans l'espace, mais l'instrument à rayons gelés proposé pourrait être déployé avec une précision comparable à celle d'un laser, ciblant les points chauds selon les besoins. Contre-intuitivement, le rayon de congélation proposé par Patrick E. Hopkins du Département de génie mécanique et aérospatial de l'Université de Virginie et ses co-auteurs s'appuie sur un plasma chaud pour refroidir une surface cible.

Crédit : Société Sierra Nevada

« Avec l'Air Force et la Space Force, vous êtes dans l'espace, qui est un vide, ou vous êtes dans la haute atmosphère, où il y a très peu d'air qui puisse se refroidir. Donc, ce qui se passe, c’est que vos appareils électroniques deviennent de plus en plus chauds. Et vous ne pouvez pas embarquer une charge utile de liquide de refroidissement, car cela augmenterait le poids et vous perdriez en efficacité », a déclaré Hopkins dans un communiqué.

Le dispositif de refroidissement alimenté par plasma utilise « des mécanismes de transduction d’énergie et de transfert de chaleur ultrarapides et nanométriques » selon Hopkins et al. Le plasma se produit lorsque le gaz est alimenté. L’un des endroits les plus courants où vous le voyez est à l’intérieur des néons. Lorsque de l’énergie est introduite dans le gaz emprisonné dans le tube, elle crée un plasma et s’illumine de différentes couleurs en fonction du gaz à l’intérieur. Cela se produit également à l’intérieur des étoiles.

L’introduction de plasma chaud sur la surface intérieure d’un vaisseau spatial peut ne pas sembler être un moyen efficace de le refroidir (cela a également surpris les chercheurs), mais quelque chose d’étrange se produit lorsque le plasma frappe pour la première fois une surface. Lors d’expériences, les chercheurs ont envoyé du plasma d’hélium dans une aiguille creuse en céramique, vers une cible enveloppée d’or. C'est important car l'or est inerte et ils voulaient éviter toute gravure de la surface qui fausserait les mesures.

Ils ont mesuré la température de la surface au moment précis où le plasma a frappé. Ils ont observé un réchauffement du plasma, mais seulement après une première baisse de température. Une enquête plus approfondie a révélé qu'avant que le plasma n'atteigne la surface de sa cible, il enlève d'abord une couche ultra-mince d'atomes de carbone et d'eau. L’évaporation de cette couche a provoqué un refroidissement, de la même manière que la sueur qui s’évapore refroidit votre corps.

Ils ont pu réduire la température de la cible de quelques degrés, et ce pendant quelques instants. Cela pourrait être juste suffisant pour garder les avions ou les engins spatiaux à haute altitude suffisamment frais pour fonctionner. Bien que la technologie soit encore en cours de développement, l'Air Force l'a suffisamment appréciée pour fournir un financement de 750 000 $ sur trois ans.