Uma possível alternativa à remoção ativa de detritos (ADR) por laser é a propulsão ablativa por um feixe de elétrons transmitido remotamente (e-beam). A ablação por-feixe eletrônico tem sido amplamente utilizada nas indústrias e pode fornecer maior eficiência energética geral de um sistema ADR e um coeficiente de acoplamento-de momento mais alto do que a ablação a laser. No entanto, transmitir um feixe de e-de forma eficiente através do plasma da ionosfera a uma longa distância (10 m–100 km) e focalizá-lo para aumentar a sua intensidade acima do limiar de ablação de materiais de detritos são novos desafios técnicos que requerem novos métodos de ações externas para apoiar a transmissão do feixe.
Portanto, pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka conduziram um estudo preliminar dos desafios, divergências e instabilidades relevantes de um feixe-elétrico em uma atmosfera ionosférica e os identificaram quantitativamente por meio de simulações numéricas. Simulações de partículas-em-células foram realizadas sistematicamente para esclarecer a divergência e a instabilidade de um feixe-eletrônico em um plasma ionosférico.
Os principais fenômenos, divergência e instabilidade, dependiam das densidades do feixe-e da atmosfera. A densidade do feixe-e foi definida de forma ligeiramente diferente da densidade do plasma ionosférico na faixa de 1010para 1012 m−3. A velocidade do-feixe eletrônico foi alterada de 106para 108m/s, em uma faixa não relativística.
Os resultados revelaram que feixes de e-e não relativísticos de densidade de 1010para 1012 m−3emitido em plasmas ionosféricos de densidade de 1010para 1012 m−3experimente a transição laminar-para{1}}turbulenta. A turbulência deve originar-se da instabilidade de dois-fluxos de elétrons/íons do feixe porque o comprimento da transição pode ser aproximado pela fórmula teórica da instabilidade de dois-fluxos.
Na região laminar, a expansão lateral do feixe de elétrons foi suprimida no plasma. O fator de compressão da viga foi quantificado pela primeira vez. Esses resultados indicam que, para o uso de feixes eletrônicos para aplicações de ADR, a região laminar com divergência suprimida pode ser benéfica para foco e ablação eficientes, mas a turbulência devido às instabilidades do plasma precisa ser considerada no projeto do sistema ADR.
