Μαθηματική προτυποποιήση του προβλήματος αλλοίωσης υλικών λόγω διάχυσης σε συνθήκες πτήσης και προγραμματισμός σε MATLAB - Φτάκα, Ευαγγελία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών, 2015)
Τα στερεά υλικά περιέχουν προσμείξεις, εκ κατασκευής ή εκ της διαδικασίας καθαρισμού τους, που διαχέονται στο περιβάλλον όταν εκτίθενται σε συνθήκες κενού, ιδιαίτερα σε υψηλές θερμοκρασίες. Μερικά υλικά όπως τα πλαστικά και τα ακρυλικά τείνουν να αποσυντίθενται υπό συνθήκες κενού. Επίσης, ουσίες που απορροφήθηκαν από τα διάφορα υλικά κατά τον χρόνο κατασκευής των σκαφών, και κατά τη διάρκεια καθαρισμού, δοκιμής και εκτόξευσης αυτών είναι δυνατόν να απελευθερωθούν από την επιφάνειά τους. Αυτά τα αποδεσμευμένα από τα υλικά προϊόντα αποτελούν μια μόνιμη πηγή μόλυνσης για τα σκάφη. Ειδικά τα πολυμοριακά είδη όπως διάφορα τμήματα αλυσίδας υδρογοναναθράκων και οι σιλικόνες είναι τα πιο επικίνδυνα εξαιτίας της τάσης τους να εναποτίθενται σε ευαίσθητες λειτουργικές επιφάνειες. Αυτού του είδους η μόλυνση γίνεται μείζον ζήτημα σε μια μεγάλης διάρκειας πτήση αλλοιώνοντας τις οπτικές και ηλεκτρικές ιδιότητες διαφόρων στοιχείων που απαρτίζουν τα σκάφη και την ευστάθειά τους υπό ακτινοβολία. Για τον σκοπό αυτό, ο ρυθμός διάχυσης κρίσιμων υλικών πρέπει να προσδιοριστεί. Δυναμικά τεστ διεξάγονται για τη μελέτη του μεγέθους διάχυσης και της χρονικής εξέλιξης αυτής και επιχειρούνται μακροπρόθεσμες προβλέψεις. Η μέθοδος προσδιορισμού της κινητικής του φαινομένου διάχυσης ενός δείγματος και της εναπόθεσης των μολυντών σε συλλέκτες υπό συνθήκες κενού που ορίζει το ESTEC καλείται VBQC (Vacuum Balance Quartz Crystal – Ζυγός Κρυστάλλου Χαλαζία υπό συνθήκες κενού). Το σύστημα βασίζεται στη χρήση Μικροζυγών Κρυστάλλου Χαλαζία (QCMs - Quartz Crystal Microbalances) για τη μέτρηση της μάζας του υλικού που προέρχεται από το δείγμα και εναποτίθεται, άρα μολύνει, τις λειτουργικές επιφάνειες των σκαφών, σε συνδυασμό με τον ζυγό για την μέτρηση της συνολικής απώλειας μάζας του δείγματος λόγω διάχυσης. Το πρότυπο τεστ που διενεργείται με το πιο πάνω σύστημα είναι ένα δυναμικό τεστ με την θερμοκρασία του δείγματος να αυξάνεται από τους 25 °C στους 125 °C με βήμα 25 °C κάθε 24 ώρες. Η δυναμική προσέγγιση χρησιμοποιείται για να επιταχυνθεί το φαινόμενο διάχυσης. Έπειτα από μαθηματική επεξεργασία των δεδομένων, οι παράμετροι που είναι απαραίτητες για την μοντελοποίηση του φαινομένου διάχυσης (acceleration factor – παράγων επιτάχυνσης, residence time – χρόνος παραμονής, activation energy – ενέργεια ενεργοποίησης) και για τις μακροπρόθεσμες προβλέψεις προσδιορίζονται. Στο παρελθόν, η μαθηματική επεξεργασία γινόταν με τη βοήθεια διαφόρων αρχείων-φύλλων εργασίας Excel®. Η εκτέλεση όλης της ακολουθίας απαιτούσε μεγάλη ανθρώπινη παρέμβαση και υποκειμενικούς χειρισμούς. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η μαθηματική επεξεργασία των δεδομένων διάχυσης με τρόπο ευθύ και τυποποιημένο. Για τον σκοπό αυτό, αναπτύχθηκε ένα πρόγραμμα MatLab®. Αυτή η δραστηριότητα ελαχιστοποίησε την ανθρώπινη παρέμβαση προς αποφυγή αυθαίρετων επιλογών που καθιστούν την μέθοδο αναξιόπιστη ή/και συγκρούονται με τη φυσική του προβλήματος.