下一代電漿引擎有了重大的突破

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利用大量帶電粒子作為推力的離子引擎。

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電漿引擎還不能帶我們到太空,但它們極為有用,因為它們能夠以極少的燃料送出大量推力。電漿引擎能夠達到目的,但有很大的改進空間。現在,日本東北大學(Tohoku University)的一個團隊破解其中一個問題。

電漿是由帶電粒子組成,意味著它可以被磁場操控。然而,這種複雜類型的引擎,使用了一種運作不如預期的磁性噴嘴。一篇發表在物理評論通訊期刊(Physical Review Letters)的論文中,Kazahori Takahashi和Akira Ando已經想出如何克服這個問題。

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磁性噴嘴有助於壓縮電漿,以便於電漿在離開引擎時能夠達到更高的速度。不幸的是,以電漿向後彎曲這樣的方式,磁場自己被塑造,最終產生的淨推力為零。

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他們提出的解決方法是拉長場力線(field line),以電漿能夠在非常狹窄的方向逃逸到太空這樣的方式。但要改變電漿引擎的磁場並不容易,在這種情況下,電漿本身在改變磁場是有幫助的。

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藉由移動帶電粒子來產生磁場,因此,這些日本研究人員利用電漿來改變系統的整個磁場。以這樣的方法,該團隊能夠創造出拉長的磁場,並且觀察它。

該變化只是噴嘴產生的磁場的百分之幾,但卻是紮實的第一步來處理這類型電漿引擎更大的問題。研究人員還發現,透過以比預期更低的速度排出粒子,可以獲得拉長的磁場。

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這項研究把宇宙中的電漿和實驗室測試的電漿之間的重要知識差距連結起來。雖然在地球上很少見,但宇宙中的大部分物質是處於電漿狀態。更深入了解電漿的意義比太空探索重大。

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曙光號無人太空探測器(Dawn)正在研究穀神星(Ceres)的任務已經在使用帶電粒子的排放來推動自己。在這種拉長磁場的電漿引擎在深空太空船變得普遍之前,還有很多事情要做,但我們正在(慢慢地)接近中。

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來源:IFLScience