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 Quantum Logical Operations Realized with Single Photons
03.05.2016 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Cavitation aggressive intensity greatly enhanced using pressure at bubble collapse region
03.05.2016 | Tohoku University

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: MICROSCOPE sendet

Am Montag, 2. Mai 2016, erreichte die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen die erste Erfolgsmeldung von ihrem Forschungs-Satelliten. Per Videoübertragung waren sie zugeschaltet, als die französischen Kollegen das Experiment an Bord von MICROSCOPE (MICRO Satellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence) initialisierten und das Messinstrument die ersten Testdaten übermittelte. Damit ist der wichtigste Meilenstein der Testphase erreicht, bevor sich herausstellt, ob Einsteins Relativitätstheorie auch nach dieser Satellitenmission noch Bestand haben wird.

“#TSAGE @onera_fr is on. The test masses have been released and servo looped!!!! Great all green“ lautet die Twitter-Nachricht der französischen Partner, die...

Im Focus: Genauester Spiegel der Welt bei European XFEL in Hamburg eingetroffen

Der vermutlich präziseste Spiegel der Welt ist bei European XFEL in der Metropolregion Hamburg eingetroffen. Der 95 Zentimeter lange Spiegel ist ein wichtiges Bauteil des Röntgenlasers, der 2017 in Betrieb gehen soll. Auf den ersten Blick sieht er einem normalen Spiegel durchaus ähnlich, ist jedoch extrem flach und glatt. Die größten Unebenheiten auf seiner Oberfläche haben eine Dimension von gerade einmal einem Nanometer, einem milliardstel Meter. Diese Präzision entspräche einer 40 Kilometer langen Straße, deren maximale Unebenheit gerade einmal so groß ist wie der Durchmesser eines Haars.

Der Röntgenspiegel ist der erste von mehreren, die an unterschiedlichen Stellen der Anlage zum Spiegeln und Filtern des Röntgenlaserstrahls eingebaut werden....

Im Focus: Erste Filmaufnahmen von Kernporen

Mithilfe eines extrem schnellen und präzisen Rasterkraftmikroskops haben Forscher der Universität Basel erstmals «lebendige» Kernporenkomplexe bei der Arbeit gefilmt. Kernporen sind molekulare Maschinen, die den Verkehr in und aus dem Zellkern kontrollieren. In ihrem kürzlich in «Nature Nanotechnology» publizierten Artikel erklären die Forscher, wie bewegliche «Tentakeln» in der Pore die Passage von unerwünschten Molekülen verhindern.

Das Rasterkraftmikroskop (AFM) ist kein Mikroskop zum Durchschauen. Es tastet wie ein Blinder mit seinen Fingern die Oberflächen mit einer extrem feinen Spitze...

Im Focus: Nuclear Pores Captured on Film

Using an ultra fast-scanning atomic force microscope, a team of researchers from the University of Basel has filmed “living” nuclear pore complexes at work for the first time. Nuclear pores are molecular machines that control the traffic entering or exiting the cell nucleus. In their article published in Nature Nanotechnology, the researchers explain how the passage of unwanted molecules is prevented by rapidly moving molecular “tentacles” inside the pore.

Using high-speed AFM, Roderick Lim, Argovia Professor at the Biozentrum and the Swiss Nanoscience Institute of the University of Basel, has not only directly...

Im Focus: 2+1 ist nicht immer 3 - In der Mikro-Welt macht Einigkeit nicht immer stark

Wenn jemand ein liegengebliebenes Auto alleine schiebt, gibt es einen bestimmten Effekt. Wenn eine zweite Person hilft, ist das Ergebnis die Summe der Kräfte der beiden. Wenn zwei kleine Teilchen allerdings ein weiteres kleines Teilchen anschieben, ist der daraus resultierende Effekt nicht notwendigerweise die Summe ihrer Kräfte. Eine kürzlich in Nature Communications veröffentlichte Studie hat diesen merkwürdigen Effekt beschrieben, den Wissenschaftler als „Vielteilchen-Effekt“ bezeichnen.

 

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Diabetes Kongress in Berlin beginnt heute

04.05.2016 | Veranstaltungen

UFW-Fachtagung im Vorzeichen von Big Data und Industrie 4.0

03.05.2016 | Veranstaltungen

analytica conference 2016 in München - Foodomics, mehr als nur ein Modebegriff?

03.05.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Humboldt-Professur holt internationale Forscherstars nach Deutschland

04.05.2016 | Förderungen Preise

MICROSCOPE sendet

04.05.2016 | Physik Astronomie

Einzelne Lichtquanten führen logische Operationen aus

04.05.2016 | Physik Astronomie