Scienziati che sviluppano realtà

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Astronavi con dannati raggi congelanti!

Ogni supercriminale ha bisogno di un'arma in grado di incutere paura ai propri nemici. Per Felonius Gru (Steve Carrell) di Cattivissimo me, quell'arma è un raggio congelante. Lo vediamo per la prima volta all'inizio di Cattivissimo me, quando Gru entra in un piccolo bar solo per trovare una lunga fila. Blocca gli avventori sul posto per saltare la fila.

Vile!

L'origine del raggio congelante si vede in Minions (ora in streaming su Peacock!), quando un giovane Dr. Nefario lo mostra al pubblico al Villain-Con. I raggi congelanti possono essere una tariffa standard per i supercriminali immaginari, ma finora ci sono sfuggiti nella vita reale. Finora! Questo è secondo un articolo recentemente pubblicato sulla rivista ACS Nano.

I ricercatori non hanno intenzione di usare il loro raggio congelante per conquistare il mondo o saltare la fila al bar (se lo fanno, non l'hanno detto a nessuno). Vogliono invece usarlo su aerei e veicoli spaziali ad alta quota per raffreddare i loro dispositivi elettronici.

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Sulla Terra, l’elettronica genera molto calore, ma l’atmosfera è piuttosto brava a irradiare calore. Nello spazio non c'è atmosfera che disperda il calore, quindi esso si accumula finché qualcosa non va storto, a meno che un sistema di raffreddamento di bordo non riesca a trasportarlo lontano dai dispositivi elettronici sensibili. Gli aerei ad alta quota hanno limitazioni simili nell’alta atmosfera, dove l’aria è troppo rarefatta per trasportare efficacemente il calore.

Oggi, i veicoli spaziali utilizzano spesso piastre di raffreddamento per trattenere il calore e irradiarlo nello spazio, ma lo strumento a raggi congelanti proposto potrebbe essere utilizzato con precisione simile al laser, mirando ai punti caldi secondo necessità. Controintuitivamente, il raggio congelante proposto da Patrick E. Hopkins del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale dell’Università della Virginia e coautori si basa sul plasma caldo per raffreddare una superficie bersaglio.

Credito: Sierra Nevada Corporation

“Con l'Air Force e la Space Force, sei nello spazio, che è il vuoto, o sei nell'atmosfera superiore, dove c'è pochissima aria che può raffreddarsi. Quindi, quello che succede è che i tuoi dispositivi elettronici continuano a diventare sempre più caldi. E non è possibile portare a bordo un carico utile di refrigerante perché ciò aumenterebbe il peso e si perderebbe efficienza", ha affermato Hopkins in una nota.

Il dispositivo di raffreddamento alimentato al plasma utilizza “meccanismi di trasduzione dell’energia e di trasferimento del calore ultraveloci e su scala nanometrica” secondo Hopkins et al. Il plasma si forma quando il gas viene energizzato. Uno dei posti più comuni in cui lo vedi è all'interno delle luci al neon. Quando si introduce energia nel gas intrappolato nel tubo, si crea plasma e si illumina in diversi colori a seconda del gas al suo interno. Succede anche all'interno delle stelle.

L’introduzione di plasma caldo sulla superficie interna di un veicolo spaziale potrebbe non sembrare un modo efficace per raffreddarlo (ha sorpreso anche i ricercatori), ma succede qualcosa di strano quando il plasma colpisce per la prima volta una superficie. Negli esperimenti, i ricercatori hanno inviato plasma di elio lungo un ago cavo di ceramica, verso un bersaglio racchiuso in oro. Questo è importante perché l'oro è inerte e si voleva evitare qualsiasi incisione della superficie che avrebbe falsato le misurazioni.

Hanno misurato la temperatura della superficie nel momento preciso in cui il plasma ha colpito. Hanno osservato il riscaldamento del plasma, ma solo dopo un iniziale calo della temperatura. Ulteriori indagini hanno rivelato che prima che il plasma colpisca la superficie del suo bersaglio, rimuove uno strato ultrasottile di atomi di carbonio e acqua. L'evaporazione di quello strato ha causato il raffreddamento, in modo simile al modo in cui l'evaporazione del sudore raffredda il corpo.

Sono riusciti a ridurre la temperatura del bersaglio di pochi gradi e per pochi istanti. Ciò potrebbe essere appena sufficiente per mantenere gli aerei o i veicoli spaziali ad alta quota abbastanza freschi da poter funzionare. Mentre la tecnologia è ancora in fase di sviluppo, l’Air Force è piaciuta abbastanza da fornire un finanziamento di 750.000 dollari in tre anni.