Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Τοχόκου και το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας το βρήκαν
Σε κινητήρες RF με μαγνητικό ακροφύσιοΤο τελευταίο κατευθύνει και επιταχύνει το πλάσμα, επιτρέποντας στο διαστημόπλοιο να δημιουργήσει ώθηση. Η τεχνολογία ηλεκτρικής πρόωσης δείχνει μεγάλες δυνατότητες για την έναρξη μιας νέας εποχής διαστημικών ταξιδιών. Ωστόσο, η περαιτέρω ανάπτυξη παρεμποδίστηκε από το λεγόμενο πρόβλημα «διαχωρισμού πλάσματος», εξηγούν οι επιστήμονες.
Μια απεικόνιση της λειτουργίας μιας μηχανής πλάσματος με μαγνητικό ακροφύσιο. Εικόνα: Kazunori Takahashi, Πανεπιστήμιο Tohoku
Αφού οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου είναι πάντασχηματίζουν κλειστούς βρόχους, αυτοί που βρίσκονται μέσα στα μαγνητικά ακροφύσια αναπόφευκτα επιστρέφουν στη σχεδίαση του κινητήρα. Για το λόγο αυτό, η ροή του πλάσματος πρέπει να διαχωρίζεται από το μαγνητικό ακροφύσιο. Τα ιόντα με μεγάλη ακτίνα αποσπώνται εύκολα από το μαγνητικό ακροφύσιο. Όμως τα ηλεκτρόνια, με τη μικρή μάζα και τη μικρή ακτίνα τους, συνδέονται με τις γραμμές δύναμης, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό πεδίο που τραβά τα ιόντα προς τα πίσω και μειώνει την καθαρή ώθηση στο μηδέν.
Στην εργασία τους, οι φυσικοί ανέλυσαν λεπτομερώςδεδομένα σημάτων πυκνότητας πλάσματος και διακυμάνσεις ηλεκτρικού πεδίου. Διαπίστωσαν ότι τα αυθόρμητα διεγερμένα κύματα προκάλεσαν τη μεταφορά μαγνητισμένων ηλεκτρονίων προς τα μέσα σε εγκάρσια κατεύθυνση προς τον κύριο άξονα του μαγνητικού πεδίου. Αυτή η κίνηση είναι χρήσιμη για το διαχωρισμό του πλάσματος, καθώς μειώνει την απόκλιση της διαστελλόμενης δέσμης πλάσματος.
Σχηματική απεικόνιση της κίνησης των ηλεκτρονίων σε ένα αποσπασμένο πλάσμα. Εικόνα: Kazunori Takahashi, Πανεπιστήμιο Tohoku
Αστάθεια πλάσματος, χαρακτηριστικά μεταφοράςΤο πλάσμα και οι απώλειες λόγω των κυμάτων και των αναταράξεων ήταν ένα σημαντικό πρόβλημα για τον περιορισμό του πλάσματος σε αντιδραστήρες σύντηξης, αλλά σε αυτή την περίπτωση αποδείχθηκαν χρήσιμα.
Η ανακάλυψή μας είναι μια σπάνια περίπτωση ότανΗ αστάθεια του πλάσματος έχει πράγματι ευεργετική επίδραση στη μηχανική. Τα αποτελέσματά μας παρέχουν μια νέα εικόνα του ρόλου της αστάθειας στο πλάσμα και θα βοηθήσουν στην ανάπτυξη προωστήρα πλάσματος RF με μαγνητικό ακροφύσιο.
Kazunori Takahashi, συν-συγγραφέας της μελέτης στο Πανεπιστήμιο Tohoku
Διαβάστε περισσότερα:
Υπάρχει επιστήμη σε ακραίες συνθήκες; Απαντάμε με αριθμούς
Το υπερηφαίστειο Yellowstone αποδείχθηκε πολλές φορές πιο επικίνδυνο από ό,τι πίστευαν οι επιστήμονες
Το αυγό έπεσε από το διάστημα: δείτε τι συνέβη