Możliwą alternatywą dla aktywnego usuwania zanieczyszczeń (ADR) za pomocą lasera jest napęd ablacyjny za pomocą zdalnie przesyłanej wiązki elektronów (wiązki e-). Ablacja wiązką-e jest szeroko stosowana w przemyśle i może zapewnić wyższą ogólną efektywność energetyczną systemu ADR i wyższy współczynnik-sprzęgania pędu niż ablacja laserowa. Jednakże skuteczne przesyłanie-wiązki e przez plazmę jonosfery na dużą odległość (10 m–100 km) i skupianie jej w celu zwiększenia jej intensywności powyżej progu ablacji materiałów gruzowych to nowe wyzwania techniczne, które wymagają nowatorskich metod działań zewnętrznych w celu wsparcia transmisji wiązki.
Dlatego badacze z Osaka Metropolitan University przeprowadzili wstępne badanie odpowiednich wyzwań, rozbieżności i niestabilności wiązki elektronów w atmosferze jonosferycznej i zidentyfikowali je ilościowo za pomocą symulacji numerycznych. Systematycznie przeprowadzano symulacje cząstek-w-komórce, aby wyjaśnić rozbieżność i niestabilność wiązki-e w plazmie jonosferycznej.
Główne zjawiska, rozbieżność i niestabilność, zależały od gęstości wiązki e- i atmosfery. Gęstość wiązki e-ustawiono nieco różniącą się od gęstości plazmy jonosferycznej w zakresie od 1010do 1012 m−3. Prędkość wiązki-e zmieniono z 106do 108m/s, w zakresie nierelatywistycznym.
Wyniki ujawniły, że nierelatywistyczne-wiązki e o gęstości od 1010do 1012 m−3emitowane w plazmach jonosferycznych o gęstości od 1010do 1012 m−3doświadcz przejścia laminarnego-w-turbulentny. Turbulencja powinna wynikać z niestabilności dwóch-strumieni wiązki elektronów/jonów, ponieważ długość przejścia można przybliżyć teoretycznym wzorem na niestabilność dwóch-strumieni.
W obszarze laminarnym boczne rozszerzanie się wiązki elektronów zostało stłumione w plazmie. Po raz pierwszy określono ilościowo współczynnik ściskania belki. Wyniki te wskazują, że w przypadku stosowania wiązek elektrycznych w zastosowaniach ADR obszar laminarny z stłumioną rozbieżnością może być korzystny dla skutecznego ogniskowania i ablacji, ale przy projektowaniu systemu ADR należy uwzględnić turbulencje spowodowane niestabilnością plazmy.
