Forskere fra Tohoku University og Australian National University fandt ud af, at
I RF-motorer med magnetisk dysesidstnævnte styrer og accelererer plasmaet, hvilket tillader rumfartøjer at generere fremdrift. Elektrisk fremdriftsteknologi viser et stort potentiale for at indlede en ny æra med rumfart. Den videre udvikling blev imidlertid hindret af det såkaldte "plasmaseparationsproblem", forklarer forskerne.
En illustration af driften af en plasmamotor med en magnetisk dyse. Billede: Kazunori Takahashi, Tohoku University
Da de magnetiske feltlinjer altid erdanner lukkede sløjfer, dem, der er inde i de magnetiske dyser, vender uundgåeligt tilbage til motordesignet. Af denne grund skal plasmastrømmen adskilles fra den magnetiske dyse. Ioner med en stor radius løsnes let fra den magnetiske dyse. Men elektroner er med deres lille masse og lille radius bundet til kraftlinjerne, hvilket skaber et elektrisk felt, der trækker ionerne tilbage og reducerer nettokraften til nul.
I deres arbejde analyserede fysikere detaljeretdata for plasmadensitetssignaler og elektriske feltudsving. De fandt ud af, at spontant exciterede bølger forårsagede transport af magnetiserede elektroner indad i en tværgående retning til magnetfeltets hovedakse. Denne bevægelse er nyttig til plasmaseparation, da den reducerer divergensen af den ekspanderende plasmastråle.
Skematisk illustration af elektronernes bevægelse i et løsrevet plasma. Billede: Kazunori Takahashi, Tohoku University
Plasma ustabilitet, transportfunktionerplasma og tab på grund af bølger og turbulens har været et stort problem for at indeslutte plasma i fusionsreaktorer, men i dette tilfælde viste de sig at være nyttige.
Vores opdagelse er et sjældent tilfælde, nårPlasma-ustabilitet har faktisk en gavnlig effekt på teknik. Vores resultater giver en ny indsigt i ustabilitetens rolle i plasma og vil hjælpe i udviklingen af RF plasma thrustere med en magnetisk dyse.
Kazunori Takahashi, studiemedforfatter ved Tohoku University
Læs mere:
Findes videnskab under ekstreme forhold? Vi svarer i tal
Yellowstone-supervulkanen viste sig at være mange gange farligere, end forskerne troede
Ægget blev tabt fra rummet: se, hvad der skete med det