şükela:  tümü | bugün
  • vasimr roket motorunda entalpisi yüksek plazma akışının, eksenel kinetik enerjisi yüksek plazma akışına çevrildiği motor elemanıdır.

    topolojik olarak de laval nozzle ile benzerlik gösterir, fakat magnetic confinementtan ötürü plazma akışı ile nozzle arasında fiziksel bir temas yoktur. bu durum da, sınır tabaka kayıplarını tamamen ortadan kaldırır.

    cyclotron içinden çıkan entalpisi ve açısal hızı yüksek olan plazma akışı, üzerindeki bobinlerden akım geçirilerek yaratılan eksenel manyetik alan vektörünün yarattığı lorentz kuvveti nedeniyle dönerek ilerlemeye başlar. tıpkı de laval nozzle'da olduğu gibi, iyon ses dalgaları akış boğulana kadar, boğaz mıknatısında ses hızına ulaşır. bu noktadan sonra akışı hızlandırarak plazma eksenel hızını artırmak için ıraksak* manyetik alan vektörlerine ihtiyaç duyulur.

    vasimr motorunun plazma üreteci olan helicon discharge tarafından üretilen plazmanın yoğunluğunun yüksek olması oldukça önemlidir, zira manyetik alanda birbirine ters yönde dönen pozitif iyon ve elektronlar arasındaki debye uzunluğu kısaldıkça ambipolar difüzyon baskın olacak ve elektronları da beraberinde sürükleyecektir.

    optimize edilmiş bir magnetic nozzle'da, temel olarak bir tradeoffla karşılaşılır. vasimr motorunun sağladığı itkinin artırılabilmesi için plazma akışının eksenel hızının artırılması ve egzoz nozzle'da plazmanın manyetik alan vektörünü izlemeyerek detach etmesi gerekir.

    yani nozzle içinde attachment gerekirken, nozzle dışında detachment gerekmektedir. tıpkı silindir etrafındaki potansiyel akışta olduğu gibi manyetik alan vektörleri de dipol momente sahiptir, manyetik monopol içermezler. başka bir deyişle gauss's law for magnetism, manyetik alanın diverjansı sıfıra eşittir.

    first adiabatic invariant manyetik lüle* içindeki en temel itki tedarik mekanizması olsa da, bu korunumun egzoz mıknatısında ihlal edilmesi işinizi kolaylaştırabilir. gel gelelim, itki supply mekanizması için 2 ihtimal söz konusudur.

    1) radial componenti düşük manyetik alan vektörlerine sahip bir lüle tasarlanabilir. bu durumun en büyük dezavantajı lülenin divergent kısmındaki manyetik alan vektörlerini kısıtlamasıdır. düşük hıza ulaşan bu plazma akışının sağlayacağı itki de düşük kalacağı için vasimr'in en büyük avantajı ortadan kalkmaktadır.

    2) nozzle çıkışına yakın bölgede detachment gerçekleşmesini sağlamak, başka bir deyişle demagnetize plazma akışı elde etmek. çarpışmalı ve çarpışmasız olmak üzere 2 yöntemi mevcuttur.

    2.1) collisionless detachment

    bunun gerçekleşebilmesi için lüle egzozundaki manyetik reynolds sayısında keskin bir düşüşün gerçekleşmesi gerekir ki bu da zaten bir tradeoff gerektirmektedir. confinement için yüksek reynolds sayısına ihtiyaç varken, detachment için düşük reynolds sayısı gerekmektedir.

    diğer bir alternatif ise lüle egzozunda recombination gerçekleşmesidir, bu durumda kaybolan plazma karakteri ve nötrlenmiş gaz manyetik alandan etkilenmeyecek ve detachment gerçekleşecektir.

    2.2) collisional detachment

    adiabatic varsayımının fail etmesini gerektirir. lüle çıkışında manyetik alan gradyanını artırırsanız, yani manyetik alan vektöründe keskin bir düşüş gerçekleşirse, iyonlar manyetik alan vektörünü izlemekten vazgeçebilirler. buradaki en büyük handikap, yüksek larmour yarıçapı nedeniyle iyonların elektronlardan çok önce detach etmesidir. açıkçası pratikte elektronları dahi detach ettirecek kadar yüksek bir manyetik alan gradyanına ulaşılamayabilir.

    eğer iyonlar yeteri kadar hızlandırılmışsa, plazmanın adyabatik varsayımı altında dahi debye uzunluğu artış gösterecektir. başka bir deyişle, manyetik alan gradyanındaki düşüşe kadar olan yolculuğunda eğer iyonlar yeteri kadar hızlandırılmışsa, detach etmemiş elektronlar coulomb kuvveti ile pozitif iyonları magnetize olmaya zorlayamazlar ve partial detachment denen olay gerçekleşir. elektronun kütlesi bir protonun kütlesinin 1840'da biri olduğu için zaten elektronların detach ederek itkiye ciddi bir katkı sağlayamayacağı aşikardır.