Co je to magnetohydrodynamický pohon?
Magnetohydrodynamický pohon (MHD) je motor bez pohyblivých částí, který vytváří tah urychlením nabité kapaliny elektromagnetickým polem. Toto je známé jako Lorentzova síla, jejíž velikost v newtonech na jakékoli specifické nabité částici může být vypočtena sčítáním hustoty elektrického pole ve voltech na metr k okamžité rychlosti částice v m / s, vynásobením součtu hustotou magnetického pole v teslasu a vynásobením tohoto produktu elektrickým nábojem částice v kolumbech.
Když se intenzita elektromagnetického pole zvyšuje, zvyšuje se také tah a specifický impuls magnetohydrodynamického pohonu. Lorentzova síla může být využita pro pohon v kosmické lodi, která používá nabité plazma jako tekuté médium, a proto se nazývají magnetoplasmadynamické (MPD) trysky. Experimentální prototypy byly testovány na ruských i japonských satelitech.
Magnetohydrodynamika obecně je vědecká disciplína, která studuje jakékoli elektricky nabité tekutiny. Vysvětlení a predikce chování elektricky nabitých tekutin vyžaduje kombinaci Navier-Stokesových rovnic dynamiky tekutin s Maxwellovými rovnicemi elektromagnetismu. To znamená, že dvě sady diferenciálních rovnic musí být řešeny současně, což znamená, že výpočty jsou výpočetně náročné a často vyžadují superpočítače.
V 90. letech Mitsubishi postavil prototypy pro námořní lodě, které používaly magnetohydrodynamické pohony, ale tyto dosáhly pouze rychlosti 15 km / h (9,3 mph), a to i přes předpovědi 200 km / h (124,3 mph). Vzhledem k nedostatku pohyblivých částí mohou být magnetohydrodynamické motory v zásadě spolehlivé, hospodárné, efektivní, tiché a mechanicky elegantní. Protože však jejich palivovým zdrojem je elektřina a stále nám chybí levný způsob vytváření palivových článků s vysokou hustotou energie, musí lodě, které používají pohon MHD, mít těžký palubní generátor, který spaluje naftu. Pokud se cena vodíkových palivových článků v následujících letech výrazně zvýší, pohon MHD by se mohl ukázat jako životaschopná alternativa k vrtule.
V kosmické lodi vyžadují magnetoplasmadynamické trysky dostatečné množství energie - v megawattech - pro optimální výkon. Dnes dokonce i nejsilnější generátory energie kosmických lodí poskytují pouze několik stovek kilowattů, což znamená, že MPD trysky zůstávají primárně budoucí technologií. Provozní principy dmýchadel MPD jim však umožňují disponovat extrémně vysokými specifickými impulsy, více než 20krát specifickými impulsy chemických raket, při dostatečném výkonu.