Kaj je magnetohidrodinamični pogon?

Magnetohidrodinamični (MHD) pogon je motor brez gibljivih delov, ki ustvarja potisk s pospeševanjem napolnjene tekočine z elektromagnetnim poljem. To je znano kot Lorentzova sila, katere velikost v newtonih na katerem koli določenem nabitem delcu je mogoče izračunati tako, da seštejemo gostoto električnega polja v voltih na meter trenutni hitrosti delca v m/s, pri čemer vsoto pomnožimo z gostoto. magnetnega polja v teslah in ta produkt pomnožimo z električnim nabojem delca v kolumnih.

Ko se intenzivnost elektromagnetnega polja poveča, se povečata tako potisk kot specifični impulz magnetohidrodinamičnega pogona. Lorentzovo silo je mogoče izkoristiti za pogon v vesoljskih plovilih, ki uporabljajo nabito plazmo kot tekoči medij in se zato imenujejo magnetoplazmadinamični (MPD) potisniki. Eksperimentalni prototipi so bili testirani na ruskih in japonskih satelitih.

Magnetohidrodinamika na splošno je znanstvena disciplina, ki preučuje vse električno nabite tekočine. Za razlago in napovedovanje obnašanja električno nabitih tekočin je potrebno združiti Navier-Stokesove enačbe dinamike tekočin z Maxwellovimi enačbami elektromagnetizma. To pomeni, da je treba dva niza diferencialnih enačb reševati hkrati, kar pomeni, da so izračuni računsko intenzivni in pogosto zahtevajo superračunalnike.

V devetdesetih letih prejšnjega stoletja je Mitsubishi izdelal prototipe za morska plovila, ki so uporabljala magnetohidrodinamične pogone, vendar so ti kljub napovedi 1990 km/h (15 mph) dosegli hitrost le 9.3 km/h (200 mph). Zaradi pomanjkanja gibljivih delov so magnetohidrodinamični motorji načeloma lahko zanesljivi, varčni, učinkoviti, tihi in mehansko elegantni. Ker pa je njihov vir goriva elektrika in še vedno nimamo poceni sredstev za ustvarjanje gorivnih celic z visoko gostoto moči, morajo ladje, ki uporabljajo pogon MHD, imeti težak vgrajeni generator, ki gori dizelsko gorivo. Če se bodo stroški vodikovih gorivnih celic v prihodnjih letih drastično povečali, bi se lahko pogon MHD izkazal kot izvedljiva alternativa propelerju.

V vesoljskih plovilih magnetoplazmadinamični potisni pogoni zahtevajo precejšnjo količino moči – v megavatih – za optimalno delovanje. Danes tudi najmočnejši generatorji energije vesoljskih plovil zagotavljajo le nekaj sto kilovatov, kar pomeni, da MPD potisni pogoni ostajajo predvsem tehnologija prihodnosti. Vendar pa načela delovanja MPD potisnikov omogočajo, da imajo izjemno visoke specifične impulze, ki so več kot 20-krat večji od specifičnega impulza kemičnih raket, ob zadostni moči.