¿Cuáles son los principales problemas con los propulsores dinámicos de magneto plasma (MPD)?

^{Un propulsor MPD en acción}

Según esta página de Princeton , los MPD podrían demostrar una velocidad de escape de hasta 110.000 m/s y más, que es el triple del valor de los actuales propulsores de iones basados ​​en xenón. Así que sí, sería genial para aplicaciones espaciales.

Aquí está el problema: las cosas locas requieren mucho poder . Como en mucho . Aquí está la esencia del problema, de este documento :

El MPDT ha demostrado su capacidad de proporcionar impulsos específicos en el rango de 1500 a 8000 segundos con eficiencias de empuje superiores al 40 %. La alta eficiencia (superior al 30%) generalmente se alcanza solo a niveles de potencia elevados (superiores a 100 kW ); en consecuencia, la versión de estado estacionario del MPDT se considera una opción de propulsión de alta potencia .

Cuando el propulsor funciona por debajo de 200 kW , el campo magnético autoinducido se vuelve solo marginalmente suficiente para proporcionar la fuerza corporal deseada, y con frecuencia se agregan campos externos para mejorar el rendimiento en este rango.

Por supuesto, la nave espacial no podría agregar el campo externo de manera eficiente; en este punto, sería más eficiente usar otra opción.

Además de la falta de disponibilidad actual de alta potencia en el espacio, las tasas de erosión del cátodo del MPDT de estado estacionario (que pueden ser tan altas como$0.2\frac{\mu g}{C}$), han frenado la evolución de los MPDT de estado estacionario hacia aplicaciones de vuelo.

Sin embargo, todavía hay esperanza en la forma de un sistema variado: un MPDT de estado estacionario, llamado acelerador de fuerza de Lorentz de litio (Li-LFA):

^{Un propulsor Li-LFA.}

El acelerador de fuerza de Lorentz de litio ($\rm{Li}$-LFA) utiliza un cátodo hueco multicanal y un propulsor de litio para reducir sustancialmente el problema de la erosión del cátodo al tiempo que aumenta significativamente la eficiencia del empuje a niveles de potencia moderadamente altos. Por ejemplo, un 200-kW$\rm{Li}$-LFA ha demostrado un funcionamiento esencialmente libre de erosión durante 500 h de empuje constante a 12,5 N, 4000 s$I_{sp}$y 48% de eficiencia. Dado que ningún otro propulsor eléctrico ha mostrado hasta ahora una capacidad de procesamiento de potencia tan alta, el$\rm{Li}$-LFA está a la vanguardia de las opciones de propulsión para la exploración del espacio profundo con energía nuclear y misiones de carga pesada a los planetas exteriores.

El documento es un gran recurso sobre el tema: contiene muchas más pequeñas gemas agradables que no cubrí aquí. ¡Muy recomendable!