Wat is een magnetohydrodynamische drive?

Een magnetohydrodynamische (MHD) drive is een motor zonder bewegende delen die stuwkracht creëert door een geladen vloeistof te versnellen met een elektromagnetisch veld.Dit staat bekend als de Lorentz -kracht, waarvan de grootte in newton op elk specifiek geladen deeltje kan worden berekend door de dichtheid van het elektrische veld in volt per meter toe te voegen aan de momentane snelheid van het deeltje in m/s, waardoor de som met de dichtheid wordt vermenigvuldigdvan het magnetische veld in Teslas en het vermenigvuldigen van dat product met de elektrische lading van het deeltje in columbs.

Wanneer de intensiteit van het elektromagnetische veld toeneemt, neemt zowel de stuwkracht als de specifieke impuls van een magnetohydrodynamische drive ook toe.De Lorentz -kracht kan worden benut voor voortstuwing in ruimtevaartuigen, die geladen plasma als vloeistofmedium gebruiken, en worden daarom magnetoplasmadynamische (MPD) thrusters genoemd.Experimentele prototypes zijn getest op zowel Russische als Japanse satellieten.

Magnetohydrodynamica in het algemeen is de wetenschappelijke discipline die elektrisch geladen vloeistoffen bestudeert.Het uitleggen en voorspellen van het gedrag van elektrisch geladen vloeistoffen vereist het combineren van de Navier-Stokes-vergelijkingen van vloeistofdynamiek met Maxwells-vergelijkingen van elektromagnetisme.Dit betekent dat twee sets van differentiaalvergelijkingen tegelijkertijd moeten worden opgelost, wat betekent dat de berekeningen computationeel intensief zijn en vaak supercomputers vereisen.

In de jaren 1990 bouwde Mitsubishi prototypes voor zeegoedvaten die magnetohydrodynamische drives gebruikten, maar deze bereikten slechts 15 km/H (9,3 mph), ondanks voorspellingen van 200 km/u (124,3 mph).Vanwege het ontbreken van bewegende delen kunnen magnetohydrodynamische motoren in principe betrouwbaar, economisch, efficiënt, stil en mechanisch elegant zijn.Omdat hun brandstofbron echter elektriciteit is en we nog steeds een goedkoop middel hebben om brandstofcellen met hoge vermogensdichtheid te creëren, moeten schepen die de MHD-drive gebruiken een zware generator aan boord hebben die diesel verbrandt.Als de kosten van waterstofbrandstofcellen de komende jaren drastisch stijgen, kan de MHD -drive een levensvatbaar alternatief voor de propeller zijn.

In ruimtevaartuigen vereisen magnetoplasmadynamische boegschroeven een behoorlijke hoeveelheid stroom - in de megawatt - om optimaal te presteren.Tegenwoordig leveren zelfs de sterkste ruimtevaartuiggeneratoren slechts een paar honderd kilowatt, wat betekent dat MPD -thrusters in de eerste plaats een toekomstige technologie blijven.De bedrijfsprincipes van MPD -thrusters stellen hen echter in staat om extreem hoge specifieke impulsen te bezitten, meer dan 20 keer de specifieke impuls van chemische raketten, die voldoende vermogen kregen.