imán de plasma

Un imán de plasma es un dispositivo de propulsión propuesto para naves espaciales que utiliza un campo magnético dipolar para capturar energía del viento solar . ^{[ 1 ] [ 2 ]} El campo actúa como una vela, utilizando la energía capturada para propulsar la nave espacial de forma análoga a como el viento impulsa un velero. Podría acelerar una nave que se aleja del sol y desacelerarla al acercarse a una estrella distante al final de un viaje interestelar. El control vectorial del empuje y la dirección podrían lograrse manipulando la inclinación del dipolo para cualquier tipo de vela magnética. ^{[ 3 ]}

El viento solar es una corriente de partículas cargadas energéticas liberadas desde la atmósfera superior de una estrella , como el Sol, llamada corona . Este plasma se compone principalmente de electrones , protones y partículas alfa con una energía cinética entre 0,5 y 10 keV . El viento solar viaja a velocidades superiores a 10⁵ ^m /s. Su presión dinámica es aproximadamente de 2 × 10⁻⁹ ^N / m² a 1 UA . ^{[ 2 ]} Un sistema diseñado adecuadamente permite que la nave espacial acelere hasta alcanzar una velocidad cercana a la del viento solar. El empuje proporcionado por el viento solar permanece constante, independientemente de la distancia al Sol, porque el imán de plasma se expande a medida que aumenta la distancia al Sol. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

El principio básico es que un campo magnético giratorio, impulsado por una corriente alterna en un par de bobinas cruzadas, crea una corriente circulante, y esa corriente luego se expande en radio hasta que crea un campo magnético dipolar mucho mayor que el radio de las bobinas. ^{[ 5 ]}

 Para lograr un empuje suficiente para una nave espacial (0,1-1 N), la "vela" debe tener un radio de al menos 4 km. La intensidad del campo magnético debe ser de 50 nT . ^{[ 5 ]}

Para crear un campo de este tipo mediante un electroimán se requiere ingeniería a gran escala. Un electroimán circular alcanzaría un radio de 300 m y transportaría 10⁵ ^amperios -vuelta. Es probable que dicho electroimán fuera tan masivo que el empuje capturado apenas lo movería. ^{[ 5 ]} El uso de electroimanes superconductores podría hacer técnicamente factible un «jinete del viento». ^{[ 6 ]}

Una balanza relevante para viajes requiere una masa de la embarcación de unos pocos cientos de  kg y una potencia de al menos unos pocos kW. ^{[ 5 ]}

Las antenas de fase que operan en el rango de radiofrecuencia producen un campo magnético de rápida rotación. Este campo acelera preferentemente los electrones dentro de un plasma para producir una corriente continua que puede generar un campo magnético estacionario mucho mayor que el que pueden mantener los electroimanes convencionales. ^{[ 5 ]}

Un dispositivo de arrastre es aquel que se impulsa mediante una fuente de energía externa. El ejemplo clásico de dispositivo de arrastre es un velero. En cambio, un avión o un cohete utilizan una fuente de combustible para generar su propia energía.

• Radio de giro
• Vela magnética, imán de plasma (PM)

• Winglee, RM; Slough, J.; Ziemba, T.; Goodson, A. (2000). "Propulsión de plasma minimagnetosférico: aprovechando la energía del viento solar para la propulsión de naves espaciales" . Journal of Geophysical Research: Space Physics . 105 (A9): 21067–21077 . doi : 10.1029/1999JA000334 . ISSN 2156-2202 .