Hvad er et magnetohydrodynamisk drev?

Et magnetohydrodynamisk (MHD) drev er en motor uden bevægelige dele, der skaber tryk ved at fremskynde en ladet væske med et elektromagnetisk felt. Dette er kendt som Lorentz -kraften, hvis størrelse i Newtons på enhver specifik ladet partikel kan beregnes ved at tilføje densiteten af ​​det elektriske felt i volt pr. Meter til den øjeblikkelige hastighed af partiklen i M/s, multiplicere summen med tætheden af ​​det magnetiske felt i teslas og formerer dette produkt med den elektriske ladning af partikelen i kolumberne.

Når intensiteten af ​​det elektromagnetiske felt øges, øges både tryk og specifikke impuls af et magnetohydrodynamisk drev også. Lorentzkraften kan udnyttes til fremdrift i rumfartøjer, der bruger ladet plasma som væskemedium og kaldes derfor magnetoplasmadynamisk (MPD) thrustere. Eksperimentelle prototyper er testet på både russiske og japanske satellitter.

Magnetohydrodynamik generelt er den videnskabelige disCipline, der studerer eventuelle elektrisk ladede væsker. At forklare og forudsige opførsel af elektrisk ladede væsker kræver at kombinere Navier-Stokes-ligningerne af væskedynamik med Maxwells ligninger af elektromagnetisme. Dette betyder, at to sæt differentialligninger skal løses samtidigt, hvilket betyder, at beregningerne er beregningsmæssigt intensive og ofte kræver supercomputere.

I 1990'erne byggede Mitsubishi prototyper til søskibe, der brugte magnetohydrodynamiske drev, men disse nåede kun hastigheder på 15 km/t (9,3 mph) på trods af forudsigelser på 200 km/t (124,3 mph). På grund af manglen på bevægelige dele kan magnetohydrodynamiske motorer i princippet være pålidelige, økonomiske, effektive, tavs og mekanisk elegante. Men fordi deres brændstofkilde er elektricitet, og vi stadig mangler et billigt middel til at skabe brændstofceller med høj effekt-densitet, skibe, der brugerMHD Drive skal have en tung generator, der brænder diesel. Hvis omkostningerne ved brintbrændselsceller øges drastisk i de kommende år, kan MHD -drevet muligvis bevise et levedygtigt alternativ til propellen.

I rumfartøj kræver magnetoplasmadynamiske thrustere en god mængde strøm - i megawattene - for at udføre optimalt. I dag leverer selv de stærkeste rumfartøjer, der kun er et par hundrede kilowatt, hvilket betyder, at MPD -thrustere primært forbliver en fremtidig teknologi. Imidlertid tillader driftsprincipperne for MPD -thrustere dem at have ekstremt høje specifikke impulser, mere end 20 gange den specifikke impuls af kemiske raketter, givet tilstrækkelig effekt.