Исследователь из Университета Тохоку увеличил производительность мощного безэлектродного плазменного двигателя, приблизив нас на один шаг к более глубоким исследованиям космоса.

Инновации в наземных транспортных технологиях, таких как автомобили, поезда и самолеты, до сих пор двигали исторические технологии и отрасли; теперь аналогичный прорыв происходит в космосе благодаря технологии электрического двигателя.

Электрическая тяга — это метод, использующий электромагнитные поля для ускорения топлива и создания тяги, которая приводит в движение космический корабль. Космические агентства первыми внедрили технологию электрического движения как будущее космических исследований.

Уже успешно завершено несколько космических миссий с использованием электрических двигательных установок, таких как ионные двигатели с сеткой и двигатели Холла. Солнечная энергия преобразуется в энергию тяги, когда топливо становится ионизированным, то есть плазмой, и ускоряется электромагнитными полями. Тем не менее, электроды, необходимые для этих устройств, ограничивают срок их службы, поскольку они подвергаются воздействию плазмы и повреждаются ею, особенно на высоком уровне мощности.

Чтобы обойти это, ученые обратились к безэлектродным плазменным двигателям. Одна из таких технологий использует радиочастоту (РЧ) для генерации плазмы. Антенна излучает радиоволны в цилиндрическую камеру для создания плазмы, где магнитное сопло направляет и ускоряет плазму для создания тяги. Радиочастотные плазменные двигатели MN, или винтовые двигатели, как их иногда называют, отличаются простотой, эксплуатационной гибкостью и потенциально высоким отношением тяги к мощности.

Но разработка радиочастотных плазменных двигателей MN была остановлена ​​эффективностью преобразования радиочастотной мощности в энергию тяги. Ранние эксперименты давали однозначные коэффициенты конверсии, но более поздние исследования достигли скромного результата в 20%.

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, профессор Кадзунори Такахаси с факультета электротехники Университета Тохоку добился эффективности преобразования 30%.

В то время как в зрелых электрических силовых установках часто используется газ ксенон, который дорог и его трудно поставлять в достаточных количествах, текущая эффективность 30% была достигнута с использованием аргона. Это указывает на то, что плазменный двигатель MN rf снизит стоимость и ресурсную нагрузку с Земли.

«Применение магнитного поля остроконечного типа препятствовало потере энергии, которая обычно происходит со стенкой источника плазмы», — сказал Такахаши. «Прорыв открывает двери для достижений в области мощных космических транспортных технологий».