Et muligt alternativ til aktiv affaldsfjernelse (ADR) med laser er ablativ fremdrift af en fjerntransmitteret elektronstråle (e-stråle). e-stråleablationen er blevet brugt i vid udstrækning i industrier, og den kan give en højere samlet energieffektivitet for et ADR-system og en højere momentum-koblingskoefficient end laserablation. At transmittere en e-stråle effektivt gennem ionosfærens plasma over en lang afstand (10 m-100 km) og fokusere den for at øge dens intensitet over ablationstærsklen for affaldsmaterialer er nye tekniske udfordringer, der kræver nye metoder til eksterne handlinger for at understøtte stråletransmissionen.
Derfor udførte forskere fra Osaka Metropolitan University en foreløbig undersøgelse af de relevante udfordringer, divergens og ustabiliteter af en e-stråle i en ionosfærisk atmosfære og identificerede dem kvantitativt gennem numeriske simuleringer. Partikel-i-cellesimuleringer blev udført systematisk for at klarlægge divergensen og ustabiliteten af en e-stråle i et ionosfærisk plasma.
De store fænomener, divergens og ustabilitet, afhang af tæthederne af e-strålen og atmosfæren. e-stråletætheden blev indstillet en smule anderledes end tætheden af ionosfærisk plasma i området fra 1010til 1012 m−3. e-strålehastigheden blev ændret fra 106til 108m/s, i et ikke-relativistisk område.
Resultater afslørede, at ikke-relativistiske e-stråler med tæthed fra 1010til 1012 m−3udsendes i ionosfæriske plasmaer med densitet fra 1010til 1012 m−3oplev den laminære-til-turbulente overgang. Turbulensen bør stamme fra stråleelektron/ion to-strøms ustabilitet, fordi overgangslængden kan tilnærmes ved den teoretiske formel for de to-strømsustabilitet.
I det laminære område blev den laterale ekspansion af elektronstrålen undertrykt i plasmaet. Strålekompressionsfaktoren blev kvantificeret for første gang. Disse resultater indikerer, at for brugen af e-stråler til ADR-applikationer kan det laminære område med undertrykt divergens være gavnligt for effektiv fokusering og ablation, men turbulensen på grund af plasma-ustabilitet skal overvejes i ADR-systemdesign.
