Una possibile alternativa alla rimozione attiva dei detriti (ADR) tramite laser è la propulsione ablativa mediante un fascio di elettroni trasmesso a distanza (e-beam). L'ablazione con fascio e- è stata ampiamente utilizzata nelle industrie e potrebbe fornire una maggiore efficienza energetica complessiva di un sistema ADR e un coefficiente di accoppiamento- della quantità di moto più elevato rispetto all'ablazione laser. Tuttavia, trasmettere un fascio e- in modo efficiente attraverso il plasma della ionosfera su una lunga distanza (10 m–100 km) e focalizzarlo per aumentarne l'intensità al di sopra della soglia di ablazione dei materiali detritici sono nuove sfide tecniche che richiedono nuovi metodi di azioni esterne per supportare la trasmissione del fascio.
Pertanto, i ricercatori della Osaka Metropolitan University hanno condotto uno studio preliminare sulle sfide rilevanti, sulla divergenza e sulle instabilità di un fascio elettronico-in un'atmosfera ionosferica e li hanno identificati quantitativamente attraverso simulazioni numeriche. Sono state eseguite sistematicamente simulazioni di particelle-in-cellula per chiarire la divergenza e l'instabilità di un fascio e-in un plasma ionosferico.
I fenomeni principali, divergenza e instabilità, dipendevano dalla densità del fascio e-e dall'atmosfera. La densità del fascio e- è stata impostata leggermente diversa dalla densità del plasma ionosferico nell'intervallo da 1010a 1012 m−3. La velocità del raggio e- è stata modificata da 106a 108m/s, in un intervallo non relativistico.
I risultati hanno rivelato che e-fasci di densità non relativistici partono da 1010a 1012 m−3emesso in plasmi ionosferici di densità da 1010a 1012 m−3sperimentare la transizione da laminare-a-turbolenta. La turbolenza dovrebbe avere origine dall'instabilità dei due flussi di elettroni/ioni del fascio poiché la lunghezza della transizione può essere approssimata dalla formula teorica dell'instabilità dei due flussi.
Nella regione laminare, l'espansione laterale del fascio di elettroni nel plasma veniva soppressa. Il fattore di compressione della trave è stato quantificato per la prima volta. Questi risultati indicano che per l'uso di fasci e- per applicazioni ADR, la regione laminare con divergenza soppressa può essere utile per una messa a fuoco e un'ablazione efficienti, ma la turbolenza dovuta alle instabilità del plasma deve essere considerata nella progettazione del sistema ADR.
