O que é um drive magneto-hidrodinâmico?

Um acionamento magneto-hidrodinâmico (MHD) é um motor sem partes móveis que cria impulso ao acelerar um fluido carregado com um campo eletromagnético. Isso é conhecido como a força de Lorentz, cuja magnitude em newtons em qualquer partícula carregada específica pode ser calculada adicionando a densidade do campo elétrico em volts por metro à velocidade instantânea da partícula em m / s, multiplicando a soma pela densidade do campo magnético em teslas e multiplicando esse produto pela carga elétrica da partícula em columbs.

Quando a intensidade do campo eletromagnético aumenta, o impulso e o impulso específico de uma unidade magneto-hidrodinâmica também aumentam. A força de Lorentz pode ser explorada para propulsão em naves espaciais, que usam plasma carregado como meio fluido e, portanto, são chamados de propulsores magnetoplasmadynamic (MPD). Protótipos experimentais foram testados em satélites russo e japonês.

A magnetoidrodinâmica em geral é a disciplina científica que estuda qualquer fluido eletricamente carregado. Explicar e prever o comportamento de fluidos com carga elétrica requer a combinação das equações de Navier-Stokes da dinâmica de fluidos com as equações de Maxwell de eletromagnetismo. Isso significa que dois conjuntos de equações diferenciais devem ser resolvidos simultaneamente, o que significa que os cálculos são computacionalmente intensivos e frequentemente exigem supercomputadores.

Nos anos 90, a Mitsubishi construiu protótipos para embarcações de alto mar que usavam propulsões magneto-hidrodinâmicas, mas elas só atingiam velocidades de 15 km / h (9,3 mph), apesar das previsões de 200 km / h (124,3 mph). Devido à falta de peças móveis, os motores magneto-hidrodinâmicos podem, em princípio, ser confiáveis, econômicos, eficientes, silenciosos e mecanicamente elegantes. No entanto, como a fonte de combustível é a eletricidade e ainda não temos um meio barato de criar células de combustível de alta densidade de potência, os navios que usam o drive MHD devem ter um gerador pesado a bordo que queima diesel. Se o custo das células a combustível de hidrogênio aumentar drasticamente nos próximos anos, a unidade MHD pode ser uma alternativa viável à hélice.

Nas naves espaciais, os propulsores magnetoplasmáticos exigem uma quantidade razoável de energia - nos megawatts - para um desempenho ideal. Hoje, mesmo os geradores de energia mais potentes para naves espaciais fornecem apenas algumas centenas de quilowatts, o que significa que os propulsores de MPD permanecem principalmente uma tecnologia futura. No entanto, os princípios operacionais dos propulsores MPD permitem que eles possuam impulsos específicos extremamente altos, mais de 20 vezes o impulso específico de foguetes químicos, com energia suficiente.