Vad är en magnetohydrodynamisk enhet?

En magnetohydrodynamisk (MHD) -enhet är en motor utan rörliga delar som skapar tryck genom att påskynda en laddad vätska med ett elektromagnetiskt fält.Detta är känt som Lorentz -kraften, vars storlek i Newtons på någon specifik laddad partikel kan beräknas genom att lägga till densiteten för det elektriska fältet i volt per meter till den omedelbara hastigheten för partikeln i M/S, multiplicera summan med densitetenav magnetfältet i Teslas och multiplicerar den produkten med den elektriska laddningen av partikeln i kolumn.

När intensiteten hos det elektromagnetiska fältet ökar ökar också både drivkraften och den specifika impulsen av en magnetohydrodynamisk drivkraft.Lorentz -kraften kan utnyttjas för framdrivning i rymdskeppet, som använder laddad plasma som vätskemedium och kallas därför magnetoplasmadynamiska (MPD) thrusters.Experimentella prototyper har testats på både ryska och japanska satelliter.

Magnetohydrodynamik i allmänhet är den vetenskapliga disciplinen som studerar elektriskt laddade vätskor.Att förklara och förutsäga beteendet hos elektriskt laddade vätskor kräver att man kombinerar Navier-Stokes-ekvationerna av vätskedynamik med Maxwells-ekvationer av elektromagnetism.Detta innebär att två uppsättningar av differentiella ekvationer måste lösas samtidigt, vilket innebär att beräkningarna är beräkningsintensiva och kräver ofta superdatorer.

Under 1990 -talet nådde Mitsubishi prototyper för sjölegenskaper som använde magnetohydrodynamiska enheter, men dessa nådde bara hastigheterna på 15 km/H (9,3 mph), trots förutsägelser på 200 km/h (124,3 mph).På grund av bristen på rörliga delar kan magnetohydrodynamiska motorer i princip vara tillförlitliga, ekonomiska, effektiva, tysta och mekaniskt eleganta.Eftersom deras bränslekälla är elektricitet och vi fortfarande saknar ett billigt sätt att skapa bränsleceller med hög effektdensitet, måste fartyg som använder MHD-enheten ha en tung generator ombord som bränner diesel.Om kostnaden för vätebränsleceller ökar drastiskt under de kommande åren, kan MHD -enheten visa sig vara ett livskraftigt alternativ till propellen.

I rymdskepp kräver magnetoplasmadynamiska thrusters en hel del kraft - i megawatt - att utföra optimalt.Idag tillhandahåller även de starkaste rymdskeppsgeneratorerna bara några hundra kilowatt, vilket innebär att MPD -thrusters främst förblir en framtida teknik.Emellertid tillåter driftsprinciperna för MPD -thrusterare dem att ha extremt höga specifika impulser, mer än 20 gånger den specifika impulsen av kemiska raketer, med tillräcklig kraft.