Lo hanno scoperto i ricercatori della Tohoku University e dell’Australian National University
Nei motori RF con ugello magneticoquest'ultimo dirige e accelera il plasma, consentendo ai veicoli spaziali di generare spinta. La tecnologia di propulsione elettrica mostra un grande potenziale per inaugurare una nuova era dei viaggi spaziali. Tuttavia, l'ulteriore sviluppo è stato ostacolato dal cosiddetto problema della "separazione del plasma", spiegano gli scienziati.
Un'illustrazione del funzionamento di un motore al plasma con un ugello magnetico. Immagine: Kazunori Takahashi, Università di Tohoku
Poiché le linee del campo magnetico sono sempreformano anelli chiusi, quelli che si trovano all'interno degli ugelli magnetici ritornano inevitabilmente al design del motore. Per questo motivo, il flusso di plasma deve essere separato dall'ugello magnetico. Gli ioni con un ampio raggio si staccano facilmente dall'ugello magnetico. Ma gli elettroni, con la loro piccola massa e il loro piccolo raggio, sono legati alle linee di forza, creando un campo elettrico che tira indietro gli ioni e riduce a zero la spinta netta.
Nel loro lavoro, i fisici hanno analizzato in dettagliodati di segnali di densità del plasma e fluttuazioni del campo elettrico. Hanno scoperto che le onde eccitate spontaneamente causavano il trasporto di elettroni magnetizzati verso l'interno in direzione trasversale rispetto all'asse principale del campo magnetico. Questo movimento è utile per la separazione del plasma, poiché riduce la divergenza del raggio di plasma in espansione.
Illustrazione schematica del movimento degli elettroni in un plasma distaccato. Immagine: Kazunori Takahashi, Università di Tohoku
Instabilità del plasma, caratteristiche di trasportoil plasma e le perdite dovute alle onde e alla turbolenza sono stati un grosso problema per il confinamento del plasma nei reattori a fusione, ma in questo caso si sono rivelati utili.
La nostra scoperta è un raro caso in cuiL'instabilità del plasma ha davvero un effetto benefico sull'ingegneria. I nostri risultati forniscono una nuova visione del ruolo dell'instabilità nel plasma e aiuteranno nello sviluppo di propulsori al plasma RF con un ugello magnetico.
Kazunori Takahashi, coautore dello studio presso la Tohoku University
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