Wat is een magnetohydrodynamische drive?

Een magnetohydrodynamische (MHD) -station is een motor zonder bewegende delen die stuwkracht creëert door een geladen vloeistof te versnellen met een elektromagnetisch veld. Dit staat bekend als de Lorentz -kracht, waarvan de grootte in newtons op een specifiek geladen deeltje kan worden berekend door de dichtheid van het elektrische veld in volt per meter toe te voegen aan de momentane snelheid van het deeltje in m/s, waardoor de som wordt vermenigvuldigd door de dichtheid van het magnetische veld in Teslas en die product vermenigvuldigen door de elektrische lading van de deeltjes in de kolommer in kolommer.

Wanneer de intensiteit van het elektromagnetische veld toeneemt, neemt zowel de stuwkracht als de specifieke impuls van een magnetohydrodynamische drive ook toe. De Lorentz -kracht kan worden benut voor voortstuwing in ruimtevaartuigen, die geladen plasma als vloeistofmedium gebruiken, en worden daarom magnetoplasmadynamische (MPD) thrusters genoemd. Experimentele prototypes zijn getest op zowel Russische als Japanse satellieten.

magnetohydrodynamica in het algemeen is de wetenschappelijke disCipline die elektrisch geladen vloeistoffen bestudeert. Het verklaren en voorspellen van het gedrag van elektrisch geladen vloeistoffen vereist het combineren van de Navier-Stokes-vergelijkingen van vloeistofdynamiek met Maxwell's vergelijkingen van elektromagnetisme. Dit betekent dat twee sets differentiaalvergelijkingen tegelijkertijd moeten worden opgelost, wat betekent dat de berekeningen rekenintensief zijn en vaak supercomputers vereisen.

In de jaren negentig bouwde Mitsubishi prototypes voor zeeschepen die magnetohydrodynamische schijven gebruikten, maar deze bereikten slechts snelheden van 15 km/u (9,3 mph), ondanks voorspellingen van 200 km/u (124,3 mph). Vanwege het ontbreken van bewegende delen kunnen magnetohydrodynamische motoren in principe betrouwbaar, economisch, efficiënt, stil en mechanisch elegant zijn. Omdat hun brandstofbron echter elektriciteit is en we nog steeds een goedkoop middel missen om brandstofcellen met hoge vermogensdichtheid te creëren, gebruiken schepen die deMHD Drive moet een zware generator aan boord hebben die diesel verbrandt. Als de kosten van waterstofbrandstofcellen de komende jaren drastisch stijgen, kan de MHD -drive een haalbaar alternatief voor de propeller zijn.

In ruimtevaartuigen vereisen magnetoplasmadynamische boegschroeven een behoorlijke hoeveelheid kracht - in de megawatt - om optimaal te presteren. Tegenwoordig leveren zelfs de sterkste ruimtevaartuiggeneratoren slechts een paar honderd kilowatt, wat betekent dat MPD -thrusters in de eerste plaats een toekomstige technologie blijven. Door de operationele principes van MPD -thrusters kunnen ze echter extreem hoge specifieke impulsen bezitten, meer dan 20 keer de specifieke impuls van chemische raketten, die voldoende vermogen krijgen.