Qu'est-ce qu'un entraînement magnétohydrodynamique?
Un entraînement magnétohydrodynamique (MHD) est un moteur sans pièces mobiles qui crée une poussée en accélérant un fluide chargé avec un champ électromagnétique. Cette force est connue sous le nom de force de Lorentz, dont l’amplitude en newtons d’une particule chargée spécifique peut être calculée en ajoutant la densité du champ électrique en volts par mètre à la vitesse instantanée de la particule en m / s, en multipliant la somme par la densité. du champ magnétique dans teslas, et en multipliant ce produit par la charge électrique de la particule dans le corps à corps.
Lorsque l'intensité du champ électromagnétique augmente, la poussée et l'impulsion spécifique d'un entraînement magnétohydrodynamique augmentent également. La force de Lorentz peut être exploitée pour la propulsion dans des engins spatiaux, qui utilisent un plasma chargé comme milieu fluide, et sont donc appelés propulseurs magnétoplasmadynamiques (MPD). Des prototypes expérimentaux ont été testés sur des satellites russes et japonais.
La magnétohydrodynamique en général est la discipline scientifique qui étudie tous les fluides chargés électriquement. Pour expliquer et prévoir le comportement de fluides chargés électriquement, il est nécessaire de combiner les équations de dynamique des fluides de Navier-Stokes et les équations d'électromagnétisme de Maxwell. Cela signifie que deux ensembles d'équations différentielles doivent être résolus simultanément, ce qui signifie que les calculs sont intensifs en calculs et nécessitent souvent des superordinateurs.
Dans les années 1990, Mitsubishi a construit des prototypes pour les navires de mer utilisant des entraînements magnétohydrodynamiques, mais ceux-ci n’atteignaient que 15 km / h, malgré des prévisions de 200 km / h. En raison de l’absence de pièces mobiles, les moteurs magnétohydrodynamiques peuvent en principe être fiables, économiques, efficaces, silencieux et élégants sur le plan mécanique. Toutefois, comme leur source de carburant est l'électricité et que nous ne disposons toujours pas d'un moyen bon marché de créer des piles à combustible à densité de puissance élevée, les navires qui utilisent le lecteur MHD doivent disposer d'un groupe électrogène embarqué lourd qui consomme du diesel. Si le coût des piles à combustible à hydrogène augmente considérablement dans les années à venir, le lecteur MHD pourrait s'avérer une alternative viable à l'hélice.
Dans les engins spatiaux, les propulseurs magnétoplasmadynamiques nécessitent une grande quantité de puissance - en mégawatts - pour fonctionner de manière optimale. Aujourd'hui, même les plus puissants générateurs d'énergie d'engins spatiaux ne fournissent que quelques centaines de kilowatts, ce qui signifie que les propulseurs MPD restent avant tout une technologie d'avenir. Cependant, les principes de fonctionnement des propulseurs MPD leur permettent de posséder des impulsions spécifiques extrêmement élevées, plus de 20 fois l’impulsion spécifique des fusées chimiques, avec une puissance suffisante.