等离子体不稳定性可能是磁性喷嘴等离子体推进器的解决方案

一个研究小组已经证明，自发激发的等离子波可能是解决与磁性喷嘴等离子推进器相关的长期问题的方法，从而颠覆了传统思维。

他们的研究详情发表在2022年12月5日的《科学报告》杂志上。

在磁性喷嘴射频推进器(有时称为螺旋推进器)中，磁性喷嘴引导并加速等离子体，使航天器产生推力。这项利用电力推进的技术显示出开创太空旅行新时代的巨大潜力。然而，所谓的“等离子体分离”问题阻碍了进一步的发展。

由于磁力线总是形成闭环，因此磁力喷嘴内部的磁力线不可避免地返回到推进器结构。为此，等离子体流必须与磁性喷嘴分离。具有大陀螺仪半径的离子很容易从磁性喷嘴分离。但是，质量小、陀螺仪半径小的电子被束缚在磁力线上，产生一个电场，将离子拉回并使净推力为零。

当等离子体膨胀时，它会因波、湍流或电磁力而获得或失去能量和动量。由波和湍流引起的等离子体传输和损失一直是限制热核聚变反应堆中等离子体的主要问题。

然而，在分析了等离子体密度和电场波动信号的详细数据后，日本东北大学和澳大利亚国立大学的研究小组发现，自发激发的波导致磁化电子向内向主轴的交叉场传输。磁性喷嘴，中和离子分离。电子向内传输实际上有利于分离，有助于减少扩展等离子体束的发散。

“我们的发现是等离子体不稳定性实际上对工程产生有利影响的罕见案例，”该研究的主要作者、东北大学电气工程系的KazunoriTakahashi教授说。“我们的发现为等离子体中不稳定性的作用开辟了一个新视角，并将有助于开发磁性喷嘴射频等离子体推进器。”