오늘은 NIAC 2024에서 뜬 연구를 가져와봤음
우주에서 수소같은 극저온 추진체는 증발함. 태양빛을 받거나 해서 우주선이 가열되는데, 기체로 수소를 가둬놓게 되면 터질 수도 있기 때문에 밸브 같은 게 있음
아래 사진이 그거임
아니면 보온을 위해서 우주 단열재인 MLI를 두르거나
그래서 장기간 연료를 써야 하는 경우엔 보통 접촉점화성 추진체를 쓰는데 열핵 로켓엔 이런 추진체는 못쓰기 때문에 극저온 추진체를 써야 됨.
기체를 극저온까지 냉각하는 cryocooler에는 turbo brayton cryocooler가 사용되는데 모터들어가고 복잡한 부품 들어가기 때문에 신뢰성이 좀 낮음
전에 본인이 쓴 극저온 냉각 글 참조
그래서 발광 다이오드의 원리를 기반으로 전기 발광 냉각을 하려고 함
발광 다이오드의 원리는 전자의 에너지 자발 방출과 관련있는데 높은 에너지에서 낮은 에너지로 내려오면서 빛을 방출하는 거임. 고등학교 때 배우는(요즘도 배우나?) E=hv와 같은 원리임.
하지만 자발 방출에 약간 부족한 전압을 걸어주면 주변의 물질에서 진동(열, 정확히는 포논)을 흡수해서 적절한 파장의 빛을 방출하는데, 이렇게 열을 흡수해서 빛으로 배출하기 때문에 냉각이 가능함.
문제는 이 방법이 LED의 효율이 상당히 좋을 경우에만 사용할 수 있다는건데 효율이 이렇게 계산됨
WPE(들어간 전기 에너지 대비 나온 빛 에너지) = EQE(LED에 들어간 전하 대비 나온 빛 에너지) x (hv/qV)
qV는 들어간 전압이고 EQE는 1을 넘으면 안되니까 EQE가 크거나 hv가 커야 됨=다이오드 효율이 좋거나 짧은 파장의 LED를 써야 됨
그래서 최근에 와서야 실험에 성공했다고 함
만약 이 방법이 우주선에 쓰일 정도로 대규모로 가능하다면 복잡한 장치 없이 태양광 패널 비슷한 것만으로도 추진체를 장기간 보관할 수 있을 것임
우주 스텔스에도 도움이 될 것 같긴 한데 그건 냉각 효율이 안좋아서 안되려나?
참고:
우주선에 LED다는걸로 스텔스ㄷㄷ 나중에는 게이밍 RGB 우주전함같은것도 고증이라 그러는건 아니겠지
게이밍 우주전함(가시광선 LED가 아님)