Investigadores de la Universidad de Tohoku y la Universidad Nacional de Australia descubrieron que
En motores RF con tobera magnéticaeste último dirige y acelera el plasma, lo que permite que la nave espacial genere empuje. La tecnología de propulsión eléctrica muestra un gran potencial para marcar el comienzo de una nueva era en los viajes espaciales. Sin embargo, un mayor desarrollo se vio obstaculizado por el llamado problema de "separación de plasma", explican los científicos.
Una ilustración del funcionamiento de un motor de plasma con una boquilla magnética. Imagen: Kazunori Takahashi, Universidad de Tohoku
Como las líneas del campo magnético siempre sonforman lazos cerrados, los que están dentro de las toberas magnéticas inevitablemente regresan al diseño del motor. Por esta razón, el flujo de plasma debe estar separado de la boquilla magnética. Los iones con un radio grande se separan fácilmente de la boquilla magnética. Pero los electrones, con su pequeña masa y pequeño radio, están atados a las líneas de fuerza, creando un campo eléctrico que atrae a los iones y reduce el empuje neto a cero.
En su trabajo, los físicos analizaron detalladamentedatos de señales de densidad de plasma y fluctuaciones de campo eléctrico. Descubrieron que las ondas espontáneamente excitadas provocaban el transporte de electrones magnetizados hacia el interior en dirección transversal al eje principal del campo magnético. Este movimiento es útil para la separación del plasma, ya que reduce la divergencia del haz de plasma en expansión.
Ilustración esquemática del movimiento de electrones en un plasma desprendido. Imagen: Kazunori Takahashi, Universidad de Tohoku
Inestabilidad del plasma, características de transporte.El plasma y las pérdidas por oleaje y turbulencia han sido un gran problema para el confinamiento del plasma en reactores de fusión, pero en este caso resultaron útiles.
Nuestro descubrimiento es un caso raro cuandoDe hecho, la inestabilidad del plasma tiene un efecto beneficioso en la ingeniería. Nuestros resultados brindan una nueva perspectiva sobre el papel de la inestabilidad en el plasma y ayudarán en el desarrollo de propulsores de plasma de RF con una boquilla magnética.
Kazunori Takahashi, coautor del estudio en la Universidad de Tohoku
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