Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Magnetic Shielding of Ion Beam Thruster Walls

15.02.2013
Electric rocket engines known as Hall thrusters, which use a super high-velocity stream of ions to propel a spacecraft in space, have been used successfully onboard many missions for half a century.

Erosion of the discharge channels walls, however, has limited their application to the inner solar system. A research team at Caltech’s Jet Propulsion Laboratory, in Pasadena, Calif., has found a way to effectively control this erosion by shaping the engine’s magnetic field in a way that shields the walls from ion bombardment.

Ions are produced in Hall thrusters when electrons from an electric current collide with the propellant atoms to form a plasma in the discharge chamber. Thrust is then generated by the interaction of this current with an applied magnetic field that creates a strong electric field. The magnetic field is mostly perpendicular to the channel walls whereas the electric field is mostly parallel to the walls. This electric field then acts as the driving force on the ions, accelerating them to very high speeds (>45,000 mph) toward the exhaust opening. However, the presence of a plasma in the thruster’s discharge chamber leads also to a small component of the electric field parallel to the magnetic field lines.

This component then accelerates some ions toward the discharge chamber (rather than the exhaust opening) causing erosion by sputtering material from the walls. Guided by theory and numerical simulations, the research team designed a thruster configuration in which the effect of the plasma on the magnetic field lines along the walls is minimized, forcing the electric field to be perpendicular to the lines. Based on the numerical predictions, the effect of this magnetic field topology would be to accelerate ions away from walls while also significantly reducing their energy adjacent to the walls. Erosion then would be reduced without degrading propulsive performance. The method now known as magnetic shielding was verified by experiments in a vacuum facility using a modified thruster. The combined results of the simulations and experiments demonstrated that there was 100 to 1,000 times less wall erosion when using magnetic shielding. The results were published in the American Institute of Physics (AIP) journal Applied Physics Letters.

Article: “Magnetic shielding of walls from the unmagnetized ion beam in a Hall thruster” is published in the journal Applied Physics Letters.

Link: http://apl.aip.org/resource/1/applab/v102/i2/p023509_s1

Authors: Ioannis G. Mikellides (1), Ira Katz (1), Richard R. Hofer (1), and Dan M. Goebel (1).

(1) Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, California

Catherine Meyers | Newswise
Further information:
http://www.aip.org

More articles from Physics and Astronomy:

nachricht LIGO confirms RIT's breakthrough prediction of gravitational waves
12.02.2016 | Rochester Institute of Technology

nachricht Milestone in physics: gravitational waves detected with the laser system from LZH
12.02.2016 | Laser Zentrum Hannover e.V.

All articles from Physics and Astronomy >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gravitationswellen 100 Jahre nach Einsteins Vorhersage entdeckt

LIGO öffnet mit der Beobachtung kollidierender schwarzer Löcher ein neues Fenster zum Universum / Entscheidende Beiträge von Forschern der Max-Planck-Gesellschaft und der Leibniz Universität Hannover

Zum ersten Mal haben Wissenschaftler Kräuselungen der Raumzeit, sogenannte Gravitationswellen, beobachtet, die – ausgelöst von einem Großereignis im fernen...

Im Focus: Messkampagne POLSTRACC: Starker Ozonabbau über der Arktis möglich

Die arktische Stratosphäre war in diesem Winter bisher außergewöhnlich kalt, damit sind alle Voraussetzungen für das Auftreten eines starken Ozonabbaus in den nächsten Wochen gegeben. Diesen Schluss legen erste Ergebnisse der vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierten Messkampagne POLSTRACC nahe, die seit Ende 2015 in der Arktis läuft. Eine wesentliche Rolle spielen dabei vertikal ausgedehnte polare Stratosphärenwolken, die zuletzt weite Bereiche der Arktis bedeckten: An ihrer Oberfläche finden chemische Reaktionen statt, welche den Ozonabbau beschleunigen. Diese Wolken haben die Klimaforscher nun ungewöhnlicherweise bis in den untersten Bereich der Stratosphäre beobachtet.

„Weite Bereiche der Arktis waren über einen Zeitraum von mehreren Wochen von polaren Stratosphärenwolken zwischen etwa 14 und 26 Kilometern Höhe bedeckt –...

Im Focus: AIDS-Impfstoffproduktion in Algen

Pflanzen und Mikroorganismen werden vielfältig zur Medikamentenproduktion genutzt. Die Produktion solcher Biopharmazeutika in Pflanzen nennt man auch „Molecular Pharming“. Sie ist ein stetig wachsendes Feld der Pflanzenbiotechnologie. Hauptorganismen sind vor allem Hefe und Nutzpflanzen, wie Mais und Kartoffel – Pflanzen mit einem hohen Pflege- und Platzbedarf. Forscher um Prof. Ralph Bock am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam wollen mit Hilfe von Algen ein ressourcenschonenderes System für die Herstellung von Medikamenten und Impfstoffen verfügbar machen. Die Praxistauglichkeit untersuchten sie an einem potentiellen AIDS-Impfstoff.

Die Produktion von Arzneimitteln in Pflanzen und Mikroorganismen ist nicht neu. Bereits 1982 gelang es, durch den Einsatz gentechnischer Methoden, Bakterien so...

Im Focus: Einzeller mit Durchblick: Wie Bakterien „sehen“

Ein 300 Jahre altes Rätsel der Biologie ist geknackt. Wie eine internationale Forschergruppe aus Deutschland, Großbritannien und Portugal herausgefunden hat, nutzen Cyanobakterien – weltweit vorkommende mikroskopisch kleine Einzeller – das Funktionsprinzip des Linsenauges, um Licht wahrzunehmen und sich darauf zuzubewegen. Der Schlüssel zu des Rätsels Lösung war eine Idee aus Karlsruhe: Jan Gerrit Korvink, Professor am KIT und Leiter des Instituts für Mikrostrukturtechnik (IMT) am KIT, nutzte Siliziumplatten und UV-Licht, um den Brechungsindex der Einzeller zu messen.

 

Im Focus: Production of an AIDS vaccine in algae

Today, plants and microorganisms are heavily used for the production of medicinal products. The production of biopharmaceuticals in plants, also referred to as “Molecular Pharming”, represents a continuously growing field of plant biotechnology. Preferred host organisms include yeast and crop plants, such as maize and potato – plants with high demands. With the help of a special algal strain, the research team of Prof. Ralph Bock at the Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology in Potsdam strives to develop a more efficient and resource-saving system for the production of medicines and vaccines. They tested its practicality by synthesizing a component of a potential AIDS vaccine.

The use of plants and microorganisms to produce pharmaceuticals is nothing new. In 1982, bacteria were genetically modified to produce human insulin, a drug...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

SUMA-Kongress 2016 – Die offene Web-Gesellschaft 4.0

12.02.2016 | Veranstaltungen

Career Center deutscher Hochschulen tagen an der Europa-Universität Viadrina

12.02.2016 | Veranstaltungen

Frauen in der digitalen Arbeitswelt: Gestaltung für die IT-Branche und das Ingenieurswesen

11.02.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ultraschnelle Kontrolle von Spinströmen durch Laserlicht

12.02.2016 | Physik Astronomie

SCHOTT stellt auf der Photonics West zukunftsweisende Lösungen für die Optik vor

12.02.2016 | Messenachrichten

Große Sauerstoffquellen im Erdinneren

12.02.2016 | Geowissenschaften