Инновации в технологиях наземного транспорта, таких как автомобили, поезда и самолеты, до сих пор приводили в движение исторические технологии и отрасли промышленности; теперь аналогичный прорыв происходит в космосе благодаря технологии электрических двигателей.

Электрическая тяга - это технология, использующая электромагнитные поля для ускорения топлива и создания тяги, приводящей в движение космический корабль. Космические агентства первыми внедрили технологию электрических двигателей как будущее освоения космоса.

Уже успешно выполнено несколько космических полетов с использованием электрических двигательных установок, таких как сетчатые ионные двигатели и двигатели Холла. Солнечная энергия преобразуется в энергию тяги, когда топливо становится ионизированным, то есть плазмой, и ускоряется электромагнитными полями. Тем не менее, электроды, необходимые для этих устройств, ограничивают срок их службы, поскольку они подвергаются воздействию плазмы и повреждаются ею, особенно при высокой мощности.

Чтобы обойти это, ученые обратились к безэлектродным плазменным двигателям. Одна из таких технологий использует радиочастоту (rf) для генерации плазмы. Антенна излучает радиоволны в цилиндрическую камеру для создания плазмы, где магнитное сопло направляет и ускоряет плазму для создания тяги. Плазменные двигатели MN rf, или геликоновые двигатели, как их иногда называют, отличаются простотой, гибкостью в эксплуатации и потенциально высоким отношением тяги к мощности.

Но разработка плазменных двигателей MN rf была остановлена эффективностью преобразования радиочастотной мощности в энергию тяги. Ранние эксперименты привели к однозначному коэффициенту конверсии, но более поздние исследования достигли скромного результата в 20%.

В недавнем исследовании профессор Казунори Такахаси с факультета электротехники Университета Тохоку добился 30%-ной эффективности преобразования.

В то время как в современных электрических двигательных установках часто используется газообразный ксенон, который является дорогим и его трудно поставлять в достаточных количествах, нынешний КПД в 30% был достигнут с использованием аргонового топлива. Это указывает на то, что плазменный двигатель MN rf снизил бы стоимость и ресурсную нагрузку с Земли.

"Применение магнитного поля типа cusp предотвратило потерю энергии, которая обычно происходит со стенкой источника плазмы", - сказал Такахаши. "Этот прорыв открывает двери для достижений в области мощных космических транспортных технологий".