Дослідники з Університету Тохоку та Австралійського національного університету виявили, що спонтанно збуджені плазмові хвилі викликали намагнічений електронний транспорт, який може вирішити проблему «розриву плазми» в магнітних форсунках.
У радіочастотних двигунах з магнітним соплом останнє направляє і прискорює плазму, дозволяючи космічним кораблям створювати тягу. Технологія, що використовує електричну тягу, демонструє великий потенціал для відкриття нової ери космічних подорожей. Однак подальшому розвитку заважала так звана проблема “відриву плазми”, пояснюють вчені.
Ілюстрація роботи плазмового двигуна з магнітним соплом. Зображення: Kazunori Takahashi, Tohoku University
Оскільки лінії магнітного поля завжди утворюють замкнуті петлі, ті, що знаходяться всередині магнітних форсунок, неминуче повертаються до конструкції двигуна. З цієї причини потік плазми повинен відриватися від магнітного сопла. Іони, що мають великий радіус, легко відриваються від магнітного сопла. Але електрони з їх малою масою і малим радіусом прив’язані до силових ліній, створюючи електричне поле, яке притягує іони назад і зводить результуючу тягу до нуля.
У своїй роботі фізики проаналізували детальні дані сигналів щільності плазми та коливань електричного поля. Вони виявили, що спонтанно збуджувані хвилі викликали транспорт намагнічених електронів всередину в поперечному напрямку до головної осі магнітного поля. Таке переміщення корисно для відриву плазми, оскільки зменшує розбіжність розширення плазмового пучка.
Схематична ілюстрація переміщення електронів у відриваючій плазмі. Зображення: Kazunori Takahashi, Tohoku University
Нестабільність плазми, особливості транспортування плазми та втрати через хвилі та турбулентність були головною проблемою утримання плазми в реакторах термоядерного синтезу, але в цьому випадку вони виявилися корисними.