Dat ontdekten onderzoekers van Tohoku University en de Australian National University
In RF-motoren met magnetische nozzlede laatste stuurt en versnelt het plasma, waardoor ruimtevaartuigen stuwkracht kunnen genereren. Elektrische voortstuwingstechnologie heeft een groot potentieel om een nieuw tijdperk van ruimtevaart in te luiden. De verdere ontwikkeling werd echter belemmerd door het zogenaamde "plasmascheidingsprobleem", leggen de wetenschappers uit.
Een illustratie van de werking van een plasmamotor met een magnetisch mondstuk. Afbeelding: Kazunori Takahashi, Universiteit van Tohoku
Omdat de magnetische veldlijnen altijd zijnvormen gesloten lussen, degenen die zich in de magnetische spuitmonden bevinden, keren onvermijdelijk terug naar het motorontwerp. Om deze reden moet de plasmastroom worden gescheiden van het magnetische mondstuk. Ionen met een grote straal zijn gemakkelijk los te maken van de magnetische nozzle. Maar elektronen, met hun kleine massa en kleine straal, zijn gebonden aan de krachtlijnen, waardoor een elektrisch veld ontstaat dat de ionen terugtrekt en de netto stuwkracht tot nul reduceert.
In hun werk analyseerden natuurkundigen gedetailleerdgegevens van plasmadichtheidssignalen en elektrische veldfluctuaties. Ze ontdekten dat spontaan opgewekte golven het transport van gemagnetiseerde elektronen naar binnen veroorzaakten in een dwarsrichting op de hoofdas van het magnetische veld. Deze beweging is handig voor plasmascheiding, omdat het de divergentie van de expanderende plasmastraal vermindert.
Schematische weergave van de beweging van elektronen in een vrijstaand plasma. Afbeelding: Kazunori Takahashi, Universiteit van Tohoku
Plasma-instabiliteit, transportkenmerkenplasma en verliezen als gevolg van golven en turbulentie zijn een groot probleem geweest voor het opsluiten van plasma in fusiereactoren, maar in dit geval bleken ze nuttig te zijn.
Onze ontdekking is een zeldzaam geval wanneerPlasma-instabiliteit heeft inderdaad een gunstig effect op engineering. Onze resultaten geven een nieuw inzicht in de rol van instabiliteit in plasma en zullen helpen bij de ontwikkeling van RF-plasmastuwraketten met een magnetische straalpijp.
Kazunori Takahashi, co-auteur van de studie aan de Tohoku University
Lees verder:
Bestaat wetenschap in extreme omstandigheden? We antwoorden in cijfers
De supervulkaan Yellowstone bleek vele malen gevaarlijker dan wetenschappers dachten
Het ei is uit de ruimte gedropt: kijk wat ermee is gebeurd