A magnetoplasmadynamic karrierista (MPD vagy MPDT az magnetoplasmadynamic karrierista ), más néven Lorentz-erő gyorsító (LFA a Lorentz-erő Accelerator ), az egyik elektromos meghajtási technológiák alkotó része a közeljövőben űrkutatás a XXI th században . Ez az elektromágneses meghajtás , kigondolni 1964, használja a Lorentz- erő ( elektromágneses erőt eredő kölcsönhatást egy elektromos áram és mágneses mező ), hogy gyorsítsa egy ionizált gáz úgynevezett plazma , amely tolóerő által reakcióban . Ez egy olyan típusú térbeli MHD ( magnetohidrodinamikus ) gyorsító , amelynek hajtógáz folyadék egy plazmával.
A magnetoplazmadinamikus tolóerő elektródákkal ellátott divergens fúvókából áll . A fúvóka közepén a katód van axiális fémrúd formájában. A kör alakú anódot a "tojáspohár" kerülete körül helyezzük el .
A hidrazinból vagy gyakrabban egy ritka gázt (tipikusan argont vagy xenont ) injektálnak a központi rúd tövébe. A katódból tengelyirányban nagyon erős ( több ezer amperes intenzitású) ív bocsát ki, amely ionizálja a gázt (plazmává alakítva). Ez az erős axiális elektromos áram erős azimutális mágneses teret indukál, maximális intenzitással ezen a helyen a legnagyobb áramsűrűséggel . Az elektromos áram ezután sugárirányban terjed a corollában a fúvóka kimeneténél lévő anód felé; itt lép kölcsönhatásba ez a sugárirányú áram az azimutális mágneses térrel, és proporziós Lorentz-erőket produkál, a rendszer tengelye mentén. A plazmát elektromágnesesen felgyorsítják a divergens kimeneten keresztül, és reakciót adnak a tolóerőnek. A hagyományos űrhajtással ellentétben a meghajtás tehát nem égésből származik .
A befecskendezett energiát és az ebből fakadó tolóerőt leggyakrabban folyamatosan alkalmazzák. Az MPD meghajtásában azonban két működési mód van:
A hátrányokat tekintve az elektródák jelentős eróziója és egy több száz kilowattnyi elektromos energiát igénylő művelet távol áll attól, amit egy szokásos űrhajó fedélzetén lévő energiaforrás kínálhat.
Az MPD-hajtóművek legújabb fejlesztése az LFA ( Lorentz Force Accelerator ). A "hagyományos" MPD-hajtóműhöz képest az LFA több katódrudat használ egy szigetelőcsőben. A hajtóanyag, folyadék, kering a csőben, a rudak között. A katódokat csak a cső kimeneténél ionizálják, megvédve a katódokat az eróziótól. Az LFA különféle modellek léteznek, amelyek közül két fő:
Az MDP meghajtási hatékonysága növekszik a befecskendezett villamos energiával együtt. 30 kWe-ról eléri a 30% -ot, és a 60% -ot meghaladó hatékonyság klasszikus.
A „közepes” osztályú LFA tolómű (100-200 kW) ér el a hatékonyság 40 és 50%, lökések összegű tíz newton és I sps több ezer másodperc (ejekciós sebességgel tíz km / s). Ezek az elektromos teljesítmények megegyeznek a késő Prometheus-projektben tervezett átlaggal, amelynek célja a következő NASA űrhajót működtető nukleáris villamos generátorok előállítása volt.
A legerősebb jelenlegi (1 MW feletti) LFA-tológépek rekord lehetőségeket kínálnak akár 200 Newton tolóerővel és nagy kilökési sebességgel. A napenergia-rendszer bolygóira tartó emberes repüléseknél 10-20 MW teljesítményű tolóerőket mérlegelnek .
Az 1960-as évek óta számos kísérletet végeztek az egész világon az MDP meghajtásával, Németországban a Stuttgarti Egyetemen , Olaszországban a Centrospazio-nál , Japánban az ISAS-nál és az Oszakai Egyetemen , és főleg Oroszországban a MAI-nál ( Moszkva Aviation Intézet ) és az RKK Energia , valamint az Egyesült Államokban a Dél-Kaliforniai Egyetemen és különösen az EEPDyL ( Electric Propulsion and Plasma Dynamics Lab ) a Princetoni Egyetemen , ahol az MPD meghajtásának kutatása 1967 óta soha nem szűnt meg; végül pedig közvetlenül a NASA-nak , a JPL-nek ( Sugárhajtómű Laboratórium ) és a Glenn Kutatóközpontnak , amelyek számos problémát megoldottak az ilyen típusú hajtóanyagok jellemző teljesítményével, stabilitásával és életével kapcsolatban.
A kvázi stacionárius pulzáló prototípusokat az űrben tesztelték a szovjet demonstrációs műholdak fedélzetén, és az első működő MPD-vel működő műholdat, az SFU-t ( Space Flyer Unit ) a japánok indították útjára 1996-ban.
Az MPD technológiák és az LFA variánsok (főként az ALFA² ) a plazma által vezérelt elektrotermikus impulzussal párhuzamosan, az indukciós VASIMR segítségével úgy tekinthetők, hogy a leendő pilóta marsi NEP (Nuclear Electric Propulsion) edényt működtessék, amely 2 atomreaktort szállít, összesen 10 Mwe - l horizont 2033.