Hvad er et magnetohydrodynamisk drev?

Et magnetohydrodynamisk (MHD) drev er en motor uden bevægelige dele, der skaber tryk ved at fremskynde en ladet væske med et elektromagnetisk felt.Dette er kendt som Lorentz Force, hvis størrelse i Newtons på enhver specifik ladet partikel kan beregnes ved at tilføje tætheden af det elektriske felt i volt pr. Meter til den øjeblikkelige hastighed af partiklen i m/s, hvilket multiplicerer summen med densitetaf magnetfeltet i Teslas og multipliceret dette produkt med den elektriske ladning af partiklen i columbs.

Når intensiteten af det elektromagnetiske felt øges, øges både drivkraften og den specifikke impuls af et magnetohydrodynamisk drev også.Lorentzkraften kan udnyttes til fremdrift i rumfartøjer, der bruger ladet plasma som væskemedium og kaldes derfor magnetoplasmadynamisk (MPD) thrustere.Eksperimentelle prototyper er testet på både russiske og japanske satellitter.

Magnetohydrodynamik generelt er den videnskabelige disciplin, der studerer elektrisk ladede væsker.At forklare og forudsige opførsel af elektrisk ladede væsker kræver at kombinere Navier-Stokes-ligningerne af væskedynamik med Maxwells-ligninger af elektromagnetisme.Dette betyder, at to sæt differentialligninger skal løses samtidigt, hvilket betyder, at beregningerne er beregningsmæssigt intensive og ofte kræver supercomputers.

I 1990'erne nåede Mitsubishi prototyper til søskar, der brugte magnetohydrodynamiske drev, men disse nåede kun hastigheder på 15 km/H (9,3 mph) på trods af forudsigelser på 200 km/t (124,3 mph).På grund af manglen på bevægelige dele kan magnetohydrodynamiske motorer i princippet være pålidelige, økonomiske, effektive, tavs og mekanisk elegante.Fordi deres brændstofkilde er elektricitet, og vi stadig mangler et billigt middel til at skabe brændselsceller med høj effekt-densitet, skal skibe, der bruger MHD-drevet, have en tung generator, der brænder diesel.Hvis omkostningerne ved brintbrændselsceller øges drastisk i de kommende år, kan MHD -drevet muligvis bevise et levedygtigt alternativ til propellen.

I rumfartøj kræver magnetoplasmadynamiske thrustere en god mængde kraft - i megawattene - for at udføre optimalt.I dag leverer selv de stærkeste rumfartøjer, der kun er et par hundrede kilowatt, hvilket betyder, at MPD -thrustere primært forbliver en fremtidig teknologi.Imidlertid tillader driftsprincipperne for MPD -thrustere dem at have ekstremt høje specifikke impulser, mere end 20 gange den specifikke impuls af kemiske raketter, givet tilstrækkelig strøm.