Des chercheurs de l’Université du Tohoku et de l’Université nationale australienne ont découvert que
Dans les moteurs RF avec buse magnétiquece dernier dirige et accélère le plasma, permettant aux engins spatiaux de générer une poussée. La technologie de propulsion électrique montre un grand potentiel pour inaugurer une nouvelle ère de voyages spatiaux. Cependant, la poursuite du développement a été entravée par le soi-disant problème de « séparation du plasma », expliquent les scientifiques.
Une illustration du fonctionnement d'un moteur à plasma avec une tuyère magnétique. Image : Kazunori Takahashi, Université du Tohoku
Comme les lignes de champ magnétique sont toujoursforment des boucles fermées, celles qui se trouvent à l'intérieur des tuyères magnétiques reviennent inévitablement à la conception du moteur. Pour cette raison, le flux de plasma doit être séparé de la buse magnétique. Les ions à grand rayon se détachent facilement de la buse magnétique. Mais les électrons, avec leur petite masse et leur petit rayon, sont liés aux lignes de force, créant un champ électrique qui attire les ions et réduit la poussée nette à zéro.
Dans leur travail, les physiciens ont analysé en détaildonnées des signaux de densité de plasma et des fluctuations de champ électrique. Ils ont découvert que des ondes excitées spontanément provoquaient le transport d'électrons magnétisés vers l'intérieur dans une direction transversale à l'axe principal du champ magnétique. Ce mouvement est utile pour la séparation du plasma, car il réduit la divergence du faisceau de plasma en expansion.
Illustration schématique du mouvement des électrons dans un plasma détaché. Image : Kazunori Takahashi, Université du Tohoku
Instabilité du plasma, caractéristiques de transportle plasma et les pertes dues aux ondes et aux turbulences ont été un problème majeur pour confiner le plasma dans les réacteurs à fusion, mais dans ce cas, ils se sont avérés utiles.
Notre découverte est un cas rare oùL'instabilité du plasma a en effet un effet bénéfique sur l'ingénierie. Nos résultats fournissent un nouvel aperçu du rôle de l'instabilité dans le plasma et aideront au développement de propulseurs à plasma RF avec une tuyère magnétique.
Kazunori Takahashi, co-auteur de l'étude à l'Université de Tohoku
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