Vad är en Magnetohydrodynamic Drive?
En magnetohydrodynamisk (MHD) drivenhet är en motor utan rörliga delar som skapar tryck genom att accelerera en laddad vätska med ett elektromagnetiskt fält. Detta är känt som Lorentz-kraften, vars storlek i newton på en specifik laddad partikel kan beräknas genom att lägga till tätheten för det elektriska fältet i volt per meter till partikelns momentana hastighet i m / s, multiplicera summan med densiteten av magnetfältet i teslas och multiplicera den produkten med den elektriska laddningen av partikeln i kolumner.
När intensiteten hos det elektromagnetiska fältet ökar ökar både drivkraften och den specifika impulsen från en magnetohydrodynamisk drivenhet. Lorentz-kraften kan utnyttjas för framdrivning i rymdskepp, som använder laddad plasma som fluidmedium, och kallas därför magnetoplasmadynamiska (MPD) thrusterar. Experimentella prototyper har testats på både ryska och japanska satelliter.
Magnetohydrodynamik i allmänhet är den vetenskapliga disciplinen som studerar alla elektriskt laddade vätskor. Att förklara och förutsäga beteendet hos elektriskt laddade vätskor kräver att Navier-Stokes-ekvationerna för fluiddynamik kombineras med Maxwells ekvationer för elektromagnetism. Detta innebär att två uppsättningar differentiella ekvationer måste lösas samtidigt, vilket innebär att beräkningarna är beräkningsintensiva och ofta kräver superdatorer.
Under 1990-talet byggde Mitsubishi prototyper för havsgående fartyg som använde magnetohydrodynamiska drivenheter, men dessa nådde bara hastigheter på 15 km / h (9,3 mph), trots förutsägelser om 200 km / h (124,3 mph). På grund av bristen på rörliga delar kan magnetohydrodynamiska motorer i princip vara pålitliga, ekonomiska, effektiva, tysta och mekaniskt eleganta. Eftersom deras bränslekälla är el och vi fortfarande saknar ett billigt sätt att skapa bränsleceller med hög täthet måste fartyg som använder MHD-enheten ha en tung ombordgenerator som bränner diesel. Om kostnaden för vätgasbränsleceller ökar drastiskt under de kommande åren, kan MHD-enheten vara ett genomförbart alternativ till propellen.
I rymdskepp kräver magnetoplasmadynamiska thrusterar en hel del kraft - i megawatt - för att fungera optimalt. Idag tillhandahåller även de starkaste generatorerna för rymdfarkoster bara några hundra kilowatt, vilket innebär att MPD-drivkrafter förblir en framtida teknik. Men driftsprinciperna för MPD-thrusterar tillåter dem att ha extremt höga specifika impulser, mer än 20 gånger den specifika impulsen från kemiska raketer, med tanke på tillräcklig kraft.