Pesquisadores da Universidade de Tohoku e da Universidade Nacional Australiana descobriram que
Em motores de RF com bocal magnéticoo último direciona e acelera o plasma, permitindo que a espaçonave gere empuxo. A tecnologia de propulsão elétrica mostra grande potencial para inaugurar uma nova era de viagens espaciais. No entanto, o desenvolvimento foi prejudicado pelo chamado problema de “separação de plasma”, explicam os cientistas.
Uma ilustração da operação de um motor de plasma com um bocal magnético. Imagem: Kazunori Takahashi, Universidade de Tohoku
Como as linhas do campo magnético são sempreformam loops fechados, aqueles que estão dentro dos bicos magnéticos inevitavelmente retornam ao projeto do motor. Por esta razão, o fluxo de plasma deve ser separado do bocal magnético. Os íons com um grande raio são facilmente separados do bocal magnético. Mas os elétrons, com sua pequena massa e pequeno raio, estão presos às linhas de força, criando um campo elétrico que puxa os íons de volta e reduz o impulso líquido a zero.
Em seu trabalho, os físicos analisaram detalhesdados de sinais de densidade de plasma e flutuações de campo elétrico. Eles descobriram que as ondas espontaneamente excitadas causavam o transporte de elétrons magnetizados para dentro em uma direção transversal ao eixo principal do campo magnético. Este movimento é útil para a separação do plasma, pois reduz a divergência do feixe de plasma em expansão.
Ilustração esquemática do movimento de elétrons em um plasma separado. Imagem: Kazunori Takahashi, Universidade de Tohoku
Instabilidade do plasma, características de transporteplasma e perdas devido a ondas e turbulência têm sido um grande problema para o confinamento de plasma em reatores de fusão, mas neste caso eles provaram ser úteis.
Nossa descoberta é um caso raro quandoA instabilidade do plasma realmente tem um efeito benéfico na engenharia. Nossos resultados fornecem uma nova visão sobre o papel da instabilidade no plasma e ajudarão no desenvolvimento de propulsores de plasma de RF com bocal magnético.
Kazunori Takahashi, co-autor do estudo na Universidade de Tohoku
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