دافع البلازما بدون أقطاب كهربائية

محرك الدفع البلازمي عديم الأقطاب هو محرك دفع للمركبات الفضائية يُسوّق تحت الاختصار "E-IMPAcT" اختصارًا لـ "محرك التسارع المغناطيسي المؤين عديم الأقطاب". وقد ابتكره غريغوري إمسليم ، استنادًا إلى تقنية طوّرها العالمان في هيئة الطاقة الذرية الفرنسية ، الدكتور ريتشارد جيلر والدكتور تيرينزيو كونسولي ، لإنتاج حزم بلازما عالية السرعة .

تم تطوير وتكييف دافع البلازما بدون أقطاب كهربائية لتلبية احتياجات دفع المركبات الفضائية المختلفة بواسطة شركة Elwing Company بين عامي 2002 و 2015.

1. يُحقن الوقود الدافع من الجانب العلوي لجسم المحرك. في الحالات التي لا يكون فيها الوقود الدافع المستخدم غازيًا (مثل المعادن القلوية ) عند درجة الحرارة المحلية، يجب تبخير الوقود الدافع. ^{[ 1 ]}
2. يتم تأيين الوقود الغازي بإحدى الطرق التالية:
   • قصف المادة الدافعة بالإلكترونات المنبعثة من مهبط ساخن أو من مدفع إلكتروني .
   • تفريغ كهربائي مستقر بين قطبين كهربائيين.
   • تطبيق مجال كهربائي متناوب إما عن طريق التفريغ السعوي أو التفريغ الحثي أو حتى التفريغ الحلزوني .
   • الموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات المختلفة من ترددات الراديو إلى أشعة جاما ، وهو أمر مفيد بشكل خاص للوقود الصلب، حيث يمكن تبخير الوقود وتأيينه في نفس الوقت بواسطة نبضة ليزر .
3. بما أن مرحلة التأين تخضع لمجال مغناطيسي ثابت ، فإن عملية التأين يمكن أن تستخدم أحد الرنينات العديدة الموجودة في البلازما الممغنطة، مثل رنين السيكلوترون الأيوني (ICR) أو رنين السيكلوترون الإلكتروني (ECR) أو التذبذب الهجين السفلي ، لإنتاج بلازما باردة عالية الكثافة .
4. ثم تنجرف البلازما الباردة والكثيفة، التي تنتجها مرحلة التأين، نحو مرحلة التسارع عن طريق الانتشار عبر منطقة ذات شدة مجال مغناطيسي أعلى.
5. في مرحلة التسارع، يتم تسريع بلازما الوقود الدافعة بواسطة قوة بوندروموتيفية ممغنطة في منطقة يتم فيها تطبيق كل من المجالات المغناطيسية الساكنة غير المنتظمة والمجالات الكهرومغناطيسية عالية التردد غير المنتظمة في وقت واحد.

تُتيح هذه التقنية للدفع توليد كثافة دفع عالية، إذ لا يحدّ من عملية التسارع كثافة البلازما عبر معامل هول أو الحماية الكهربائية للشبكة. علاوة على ذلك، ولأن قوة الدفع البوندروموتيفية تُسرّع جميع أنواع البلازما في الاتجاه نفسه، فإن هذه التقنية لا تحتاج إلى أي مُعادل . ولأن دافع البلازما عديم الأقطاب متعدد المراحل بطبيعته، فإنه يسمح بتحسين كل مرحلة على حدة، أو بضبط قوة الدفع عند مستوى ثابت بين نبضة نوعية عالية وقوة دفع عالية . يتولد مجال قوة الدفع البوندروموتيفية من مجال عالي التردد غير منتظم ومجال مغناطيسي ثابت، مما يعني عدم وجود شبكات أو تلامس بين البلازما وأي أقطاب كهربائية، وبالتالي تجنب معظم مشاكل تآكل الدافع وتلوث المركبة الفضائية.

تبدو أنظمة الدفع القائمة على محركات البلازما عديمة الأقطاب الكهربائية مثالية لرفع مدارات الأقمار الصناعية الكبيرة الثابتة بالنسبة للأرض ، كما أنها قادرة على الحفاظ على موقعها المداري ، مما يتيح توفيرًا كبيرًا في كتلة الوقود. وتتيح قدرة هذه التقنية على توفير كثافة دفع عالية إمكانية إنجاز مهمات أسرع إلى الكواكب الخارجية.

تم مؤخرًا دراسة استخدام القوة الدافعة لتسريع البلازما من وجهة نظر نظرية من قبل علماء مختبر برينستون لفيزياء البلازما IY Dodin و Y. Raitses و NJ Fisch. ^{[ 2 ]}

أُجريت بعض الأبحاث النظرية حول مسألة وجود طبقة مزدوجة في هذا النوع من المحركات، حتى وإن كانت هذه الطبقة خالية من التيار، حيث تتحرك الأيونات والإلكترونات في الاتجاه نفسه وبسرعة متوسطة ثابتة. ولا يزال وجود طبقة مزدوجة خالية من التيار موضع نقاش بين علماء فيزياء البلازما.

• إثارة البلازما بدون أقطاب كهربائية
• مصباح بدون أقطاب كهربائية

• ورقة بحثية صادرة عن معهد AIAA حول هذه التقنية
• قائمة بالمقالات والعروض التقديمية وبراءات الاختراع التي قدمتها شركة Elwing حول هذه التقنية