Investigadores de la Universidad de Tohoku han estado tratando de descubrir cómo el medio ambiente influye en el flujo de plasma a través de experimentos de laboratorio. Y al hacerlo, han avanzado en la investigación para crear un propulsor de plasma sin electrodos utilizado para propulsar naves espaciales.
El universo está compuesto de plasma, un gas tan caliente que sus partículas están cargadas eléctricamente. Esto hace que sea fácilmente influenciado por campos magnéticos y fuerzas, lo que puede conducir a un comportamiento complejo. Los plasmas se encuentran en todo el sistema solar en lugares comocomo magnetosfera planetaria, viento solar y en las colas de los cometas.
Los campos magnéticos estirados por los flujos de plasma, que resultan en un aumento en el componente del campo a lo largo del flujo de plasma, se pueden observar con frecuencia en el espacio. Por el contrario, los científicos en los laboratorios terrestres a menudo ven que el plasma disminuye el campo magnético debido a su diamagnetismo.Esto implica que el plasma puede generar el campo magnético en la dirección opuesta a la aplicada, por lo que las líneas de campo divergen.
Investigadores de la Universidad de Tohoku han estado tratando de descubrir cómo el medio ambiente influye en el flujo de plasma a través de experimentos de laboratorio. Y al hacerlo, han avanzado en la investigación para crear un propulsor de plasma sin electrodos utilizado para propulsar naves espaciales.
Hay muchos métodos de propulsión utilizados para acelerar las naves espaciales y los satélites artificiales. Y si bien todos tienen sus pros y sus contras, la propulsión eléctrica ahora es madura y ampliamente utilizada. La tecnología detrás del propulsor de plasma de propulsión eléctrica puede ofrecer una gran densidad de empuje sin elnecesitan exponer los electrodos al plasma, lo que reduce el daño de la erosión con el tiempo.
Si bien casi todas las naves espaciales usan cohetes químicos para el lanzamiento, una vez que el hardware está en el espacio, todavía se necesita propulsión para maniobrar la nave para el mantenimiento de la estación orbital, misiones de suministro y exploración espacial. Aquí la propulsión eléctrica, con su mayor velocidad de escape, espreferido, ya que normalmente usa menos propulsor que los cohetes químicos. Debido a que es difícil hacer reparaciones generales en las naves espaciales una vez que han salido de la Tierra, la fiabilidad de sus componentes internos es esencial para las misiones a largo plazo.
Algunos conceptos nuevos de propulsores de plasma involucran un campo magnético en expansión llamado boquilla magnética MN, donde el plasma se acelera espontáneamente para impulsar una nave espacial, cuando se agota en el espacio.
La fuerza inducida por MN que impulsa la nave espacial se ha demostrado en experimentos de laboratorio y se origina en el plasma que induce el campo magnético en la dirección opuesta a la aplicada. Esto funciona como imanes que tienen sus polos N uno frente al otro: uno impulsaráel otro. De la misma manera, el plasma en el MN propulsor esencialmente diverge el campo magnético. Pero debido a que los campos magnéticos están cerrados y vueltos hacia la nave espacial, el plasma - influenciado por el campo - retrocede, formando la redempuje cero.
Para superar este problema, de modo que el plasma se pueda separar del MN, se propuso un escenario en el que las líneas de campo magnético se extienden hasta el infinito por el flujo de plasma. Hasta ahora, la mayoría de los experimentos de laboratorio se han centrado en el MN divergenteque el campo extendido.
En su laboratorio en la Universidad de Tohoku, Kazunori Takahashi y Akira Ando adoptaron un enfoque diferente y observaron con éxito la transición espacial entre los dos estados de plasma que divergen y estiran el MN. Aquí identificaron la transición cuando se detectó el estiramiento del campo aguas abajoregión del MN, mientras que el estado plasmático que diverge el MN es decir, la generación de empuje por el MN todavía se mantuvo en la región aguas arriba del MN.
Este resultado podría implicar que el flujo de plasma puede dirigir el campo magnético al espacio mientras se mantiene la generación de empuje por el MN. Aunque se cree que el estiramiento del campo magnético ocurre cuando el flujo de plasma alcanza una velocidad específica llamada velocidad de Alfven, el experimento muestra que en realidad ocurre a una velocidad más lenta de lo esperado.
La variación de la intensidad del campo es solo un pequeño porcentaje de la intensidad del campo magnético aplicado por ahora, pero este es un primer paso significativo para superar el problema de separar el plasma del MN en el propulsor de plasma.
Además, este experimento parece proporcionar algunas pistas sobre el comportamiento del plasma en diferentes entornos, cerrando la brecha entre el laboratorio y el mundo natural.
Todavía se necesitan más experimentos detallados sobre una amplia gama de parámetros, modelado teórico y simulación numérica.
Se puede encontrar información detallada en el documento publicado por Cartas de revisión física .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tohoku . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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