Che cos'è un'unità magnetoidrodinamica?

Un'azionamento magnetoidrodinamico (MHD) è un motore senza parti in movimento che crea spinta accelerando un fluido caricato con un campo elettromagnetico.Questo è noto come la forza di Lorentz, la cui grandezza nei newton su qualsiasi particella caricata specifica può essere calcolata aggiungendo la densità del campo elettrico in volt per metro alla velocità istantanea della particella in M/s, moltiplicando la somma per la sommadel campo magnetico in Teslas e moltiplicando quel prodotto dalla carica elettrica della particella in columbs.

Quando aumenta l'intensità del campo elettromagnetico, aumentano anche l'impulso di spinta e specifico di un'unità magnetoidrodinamica.La forza di Lorentz può essere sfruttata per la propulsione nei veicoli spaziali, che usano il plasma carico come mezzo fluido e sono quindi chiamati propulsori magnetoplasmadynamici (MPD).I prototipi sperimentali sono stati testati su satelliti russi e giapponesi. La magnetoidrodinamica in generale è la disciplina scientifica che studia eventuali fluidi caricati elettricamente.Spiegare e prevedere il comportamento dei fluidi caricati elettricamente richiede la combinazione delle equazioni di Navier-Stokes della fluidodinamica con le equazioni di elettromagnetismo Maxwells.Ciò significa che due serie di equazioni differenziali devono essere risolte contemporaneamente, il che significa che i calcoli sono intensivi computazionalmente e spesso richiedono supercomputer.

Negli anni '90, Mitsubishi ha costruito prototipi per vasi marittimi che utilizzavano unità magnetoidrodinamica, ma queste hanno raggiunto solo velocità di 15 km/ 15 km/H (9,3 mph), nonostante le previsioni di 200 km/h (124,3 mph).A causa della mancanza di parti in movimento, i motori magnetoidrodinamici possono in linea di principio essere affidabili, economici, efficienti, silenziosi e meccanicamente eleganti.Tuttavia, poiché la loro fonte di carburante è l'elettricità e ci manca ancora un mezzo economico per creare celle a combustibile ad alta densità di potenza, le navi che usano l'unità MHD devono avere un pesante generatore di bordo che brucia diesel.Se il costo delle celle a combustibile per idrogeno aumenta drasticamente nei prossimi anni, l'unità MHD potrebbe rivelarsi un'alternativa praticabile all'elica.

Nei veicoli spaziali, i propulsori magnetoplasmadynamici richiedono una buona dose di potenza - nei megawatt - per funzionare in modo ottimale.Oggi, anche i generatori di energia spaziali più forti forniscono solo poche centinaia di chilowatt, il che significa che i propulsori MPD rimangono principalmente una tecnologia futura.Tuttavia, i principi operativi dei propulsori MPD consentono loro di possedere impulsi specifici estremamente elevati, più di 20 volte l'impulso specifico dei razzi chimici, dato energia sufficiente.