電磁流体駆動とは何ですか？

電磁流体（MHD）ドライブは、帯電した流体を電磁場で加速することで推力を発生させる可動部品のないエンジンです。 これはローレンツ力と呼ばれ、特定の荷電粒子のニュートンの大きさは、メートルあたりのボルトの電界密度をm / sの粒子の瞬間速度に加算し、合計に密度を掛けることで計算できます。テスラの磁場の、およびコロンの粒子の電荷でその製品を乗算します。

電磁場の強度が増加すると、電磁流体駆動装置の推力と特定のインパルスの両方も増加します。 ローレンツ力は、流体媒体として帯電プラズマを使用する宇宙船の推進力に利用でき、したがって磁気プラズマ力学（MPD）スラスタと呼ばれます。 実験的なプロトタイプは、ロシアと日本の両方の衛星でテストされています。

一般に、電磁流体力学は、帯電した流体を研究する科学分野です。 帯電した流体の挙動を説明および予測するには、流体力学のナビエ・ストークス方程式とマクスウェルの電磁気方程式を組み合わせる必要があります。 これは、2組の微分方程式を同時に解く必要があることを意味します。つまり、計算は計算量が多く、頻繁にスーパーコンピューターを必要とします。

1990年代に、三菱は電磁流体力学ドライブを使用した外航船のプロトタイプを作成しましたが、200 km / h（124.3 mph）の予測にもかかわらず、これらは15 km / h（9.3 mph）の速度にしか達しませんでした。 可動部品がないため、電磁流体力学エンジンは原則として信頼性が高く、経済的で、効率的で、静かで、機械的にエレガントです。 ただし、燃料源は電気であり、高出力密度の燃料電池を作成する安価な手段がまだ不足しているため、MHDドライブを使用する船には、ディーゼルを燃焼させる重い発電機が必要です。 水素燃料電池のコストが今後数年間で大幅に増加する場合、MHDドライブはプロペラに代わる実行可能な代替品であることが証明される可能性があります。

宇宙船では、最適な性能を発揮するために、磁気プラズマ式スラスタにはかなりの電力（メガワット単位）が必要です。 今日、最も強力な宇宙船の発電機でさえ、数百キロワットしか供給しないため、MPDスラスタは主に将来の技術のままです。 ただし、MPDスラスタの動作原理により、十分な出力があれば、化学ロケットの比インパルスの20倍以上の非常に高い比インパルスを保持できます。