Das fanden Forscher der Tohoku-Universität und der Australian National University heraus
In RF-Motoren mit MagnetdüseLetzteres lenkt und beschleunigt das Plasma, wodurch Raumfahrzeuge Schub erzeugen können. Die elektrische Antriebstechnik zeigt großes Potenzial, eine neue Ära der Raumfahrt einzuläuten. Die Weiterentwicklung wurde jedoch durch das Problem der sogenannten „Plasmatrennung“ behindert, erklären die Wissenschaftler.
Eine Illustration des Betriebs eines Plasmamotors mit einer Magnetdüse. Bild: Kazunori Takahashi, Universität Tohoku
Da die magnetischen Feldlinien immer sindgeschlossene Schleifen bilden, kehren diejenigen, die sich innerhalb der Magnetdüsen befinden, zwangsläufig in das Motordesign zurück. Aus diesem Grund muss der Plasmastrom von der Magnetdüse getrennt werden. Ionen mit großem Radius lösen sich leicht von der Magnetdüse. Aber Elektronen mit ihrer kleinen Masse und ihrem kleinen Radius sind an die Kraftlinien gebunden und erzeugen ein elektrisches Feld, das die Ionen zurückzieht und den Nettoschub auf Null reduziert.
In ihrer Arbeit analysierten Physiker detailliertDaten von Plasmadichtesignalen und elektrischen Feldfluktuationen. Sie fanden heraus, dass spontan angeregte Wellen den Transport magnetisierter Elektronen quer zur Hauptachse des Magnetfelds nach innen bewirkten. Diese Bewegung ist für die Plasmatrennung nützlich, da sie die Divergenz des expandierenden Plasmastrahls verringert.
Schematische Darstellung der Bewegung von Elektronen in einem abgelösten Plasma. Bild: Kazunori Takahashi, Universität Tohoku
Plasmainstabilität, TransporteigenschaftenPlasma und Verluste durch Wellen und Turbulenzen waren ein großes Problem beim Einschließen von Plasma in Fusionsreaktoren, aber in diesem Fall haben sie sich als nützlich erwiesen.
Unsere Entdeckung ist ein seltener Fall, wennDie Plasmainstabilität wirkt sich tatsächlich positiv auf die Technik aus. Unsere Ergebnisse liefern einen neuen Einblick in die Rolle der Instabilität im Plasma und werden bei der Entwicklung von HF-Plasmatriebwerken mit magnetischer Düse helfen.
Kazunori Takahashi, Co-Autor der Studie an der Tohoku-Universität
Weiter lesen:
Existiert Wissenschaft unter Extrembedingungen? Wir antworten in Zahlen
Der Yellowstone-Supervulkan erwies sich als um ein Vielfaches gefährlicher, als Wissenschaftler dachten
Das Ei wurde aus dem Weltraum abgeworfen: Schauen Sie, was damit passiert ist