Дослідники з університету Тохоку та Австралійського національного університету виявили, що
У радіочастотних двигунах з магнітним сопломостаннє спрямовує та прискорює плазму, дозволяючи космічним кораблям створювати тягу. Технологія, що використовує електричну потяг, демонструє великий потенціал для відкриття нової ери космічних подорожей. Проте подальшому розвитку заважала так звана проблема «відриву плазми», пояснюють вчені.
Ілюстрація роботи плазмового двигуна із магнітним соплом. Зображення: Kazunori Takahashi, Tohoku University
Оскільки силові лінії магнітного поля завждиутворюють замкнуті петлі, ті, що знаходяться всередині магнітних сопел, неминуче повертаються до конструкції двигуна. Тому потік плазми повинен відриватися від магнітного сопла. Іони, мають великий радіус, легко відриваються від магнітного сопла. Але електрони з їх малою масою та малим радіусом прив'язані до силових ліній, створюючи електричне поле, яке притягує іони назад і зводить результуючу тягу до нуля.
У своїй роботі фізики проаналізували докладнідані сигналів щільності плазми та флуктуацій електричного поля. Вони виявили, що хвилі, що спонтанно збуджуються, викликали транспорт намагнічених електронів всередину в поперечному напрямку до головної осі магнітного поля. Таке переміщення корисне для відриву плазми, оскільки зменшує розбіжність плазмового пучка, що розширюється.
Схематична ілюстрація переміщення електронів у плазмі, що відривається. Зображення: Kazunori Takahashi, Tohoku University
Нестабільність плазми, особливості перенесенняплазми та втрати через хвилі та турбулентність були серйозною проблемою для утримання плазми в реакторах термоядерного синтезу, але в даному випадку вони виявилися корисними.
Наше відкриття - рідкісний випадок, колинестабільність плазми дійсно благотворно впливає на інженерію. Наші результати відкривають новий погляд на роль нестабільності у плазмі та допоможуть у розробці радіочастотних плазмових двигунів з магнітним соплом.
Кадзунорі Такахаші, співавтор дослідження з університету Тохоку
Читати далі:
Чи існує наука в екстремальних умовах? Відповідаємо у цифрах
Супервулкан Йеллоустоун виявився в рази небезпечнішим, ніж вважали вчені
Яйце скинули з космосу: подивіться, що сталося з ним.