Problemet med en fusjonsreaktor viste seg å være en fordel for en plasmamotor

Det fant forskere fra Tohoku University og Australian National University

spontant eksiterte plasmabølger forårsaket overføring av magnetiserte elektroner, noe som kan løse problemet med "plasmaseparasjon" i motorer med magnetisk dyse.

I RF-motorer med magnetisk dysesistnevnte styrer og akselererer plasmaet, og lar romfartøyet generere skyvekraft. Elektrisk fremdriftsteknologi viser et stort potensial for å innlede en ny æra av romfart. Videre utvikling ble imidlertid hindret av det såkalte "plasmaseparasjonsproblemet", forklarer forskerne.

En illustrasjon av driften av en plasmamotor med en magnetisk dyse. Bilde: Kazunori Takahashi, Tohoku University

Siden magnetfeltlinjene alltid erdanner lukkede sløyfer, de som er inne i de magnetiske dysene går uunngåelig tilbake til motordesignet. Av denne grunn må plasmastrømmen skilles fra den magnetiske dysen. Ioner med stor radius løsnes lett fra den magnetiske dysen. Men elektroner, med sin lille masse og lille radius, er bundet til kraftlinjene, og skaper et elektrisk felt som trekker ionene tilbake og reduserer nettokraften til null.

I sitt arbeid analyserte fysikere detaljertdata for plasmatetthetssignaler og elektriske feltsvingninger. De fant at spontant eksiterte bølger forårsaket transport av magnetiserte elektroner innover i tverrretning til magnetfeltets hovedakse. Denne bevegelsen er nyttig for plasmaseparasjon, siden den reduserer divergensen til den ekspanderende plasmastrålen.

Skjematisk illustrasjon av bevegelsen av elektroner i et løsrevet plasma. Bilde: Kazunori Takahashi, Tohoku University

Plasma ustabilitet, transportfunksjonerplasma og tap på grunn av bølger og turbulens har vært et stort problem for å begrense plasma i fusjonsreaktorer, men i dette tilfellet viste de seg å være nyttige.

Vår oppdagelse er et sjeldent tilfelle nårPlasma-ustabilitet har faktisk en gunstig effekt på ingeniørkunst. Våre resultater gir en ny innsikt i rollen til ustabilitet i plasma og vil hjelpe i utviklingen av RF plasma thrustere med en magnetisk dyse.

Kazunori Takahashi, studiemedforfatter ved Tohoku University

Les mer:

Finnes vitenskap under ekstreme forhold? Vi svarer i tall

Supervulkanen Yellowstone viste seg å være mange ganger farligere enn forskerne trodde

Egget ble sluppet fra verdensrommet: se hva som skjedde med det