¿Qué es una unidad magnetohidrodinámica?
Una unidad magnetohidrodinámica (MHD) es un motor sin partes móviles que crea empuje al acelerar un fluido cargado con un campo electromagnético. Esto se conoce como la fuerza Lorentz, cuya magnitud en Newtons en cualquier partícula cargada específica se puede calcular agregando la densidad del campo eléctrico en voltios por metro a la velocidad instantánea de la partícula en m/s, multiplicando la suma por la densidad del campo magnético en Teslas, y multiplicando ese producto por la carga eléctrica de la partícula en columbs.
Cuando aumenta la intensidad del campo electromagnético, también aumenta el empuje como el impulso específico de un disco magnetohidrodinámico. La fuerza de Lorentz puede explotarse por propulsión en la nave espacial, que usan plasma cargado como medio fluido y, por lo tanto, se llaman propulsores magnetoplasmadinámicos (MPD). Los prototipos experimentales se han probado en satélites rusos y japoneses.
magnetohidrodinámica en general es el disco científicoCipline que estudia cualquier fluido cargado eléctricamente. Explicar y predecir el comportamiento de los fluidos cargados eléctricamente requiere combinar las ecuaciones de la dinámica de fluidos de Navier-Stokes con las ecuaciones de electromagnetismo de Maxwell. Esto significa que dos conjuntos de ecuaciones diferenciales deben resolverse simultáneamente, lo que significa que los cálculos son computacionalmente intensivos y con frecuencia requieren supercomputadoras.
En la década de 1990, Mitsubishi construyó prototipos para vasos marinos que usaron unidades magnetohidrodinámicas, pero estos solo alcanzaron velocidades de 15 km/h (9.3 mph), a pesar de las predicciones de 200 km/h (124.3 mph). Debido a la falta de partes móviles, los motores magnetohidrodinámicos pueden ser, en principio, ser confiables, económicos, eficientes, silenciosos y mecánicamente elegantes. Sin embargo, debido a que su fuente de combustible es electricidad y todavía nos faltan un medio barato para crear celdas de combustible de alta densidad de potencia, barcos que usan elMHD Drive debe tener un generador a bordo pesado que quema diesel. Si el costo de las celdas de combustible de hidrógeno aumenta drásticamente en los próximos años, la unidad MHD podría ser una alternativa viable a la hélice.
En la nave espacial, los propulsores magnetoplasmadinámicos requieren una buena cantidad de potencia, en los megavatios, para funcionar de manera óptima. Hoy, incluso los generadores de energía de naves espaciales más fuertes solo proporcionan unos pocos cientos de kilovatios, lo que significa que los propulsores de MPD siguen siendo principalmente una tecnología futura. Sin embargo, los principios operativos de los propulsores de MPD les permiten poseer impulsos específicos extremadamente altos, más de 20 veces el impulso específico de cohetes químicos, que se le da suficiente potencia.