Een mogelijk alternatief voor actieve puinverwijdering (ADR) door laser is ablatieve voortstuwing door een op afstand uitgezonden elektronenbundel (e-beam). De e-beam-ablatie wordt op grote schaal gebruikt in de industrie en zou een hogere algehele energie-efficiëntie van een ADR-systeem en een hogere momentum-koppelingscoëfficiënt kunnen opleveren dan laserablatie. Het efficiënt zenden van een e-bundel door het plasma van de ionosfeer over een lange afstand (10 m–100 km) en het focusseren ervan om de intensiteit ervan te verhogen boven de ablatiedrempel van puinmaterialen zijn echter nieuwe technische uitdagingen die nieuwe methoden van externe acties vereisen om de transmissie van de bundel te ondersteunen.
Daarom hebben onderzoekers van de Osaka Metropolitan University een voorstudie uitgevoerd naar de relevante uitdagingen, divergentie en instabiliteiten van een e-bundel in een ionosferische atmosfeer, en deze kwantitatief geïdentificeerd door middel van numerieke simulaties. Er werden systematisch deeltjes-in-celsimulaties uitgevoerd om de divergentie en de instabiliteit van een e-bundel in een ionosferisch plasma te verduidelijken.
De belangrijkste verschijnselen, divergentie en instabiliteit, waren afhankelijk van de dichtheid van de e-bundel en de atmosfeer. De dichtheid van de e-bundel werd iets anders ingesteld dan de dichtheid van ionosferisch plasma, in het bereik van 1010tot 1012 m−3. De e-snelheid van de e-bundel is gewijzigd van 106tot 108m/s, in een niet-relativistisch bereik.
Uit de resultaten bleek dat niet-relativistische e-bundels met een dichtheid van 1010tot 1012 m−3uitgezonden in ionosferische plasma's met een dichtheid van 1010tot 1012 m−3ervaar de laminaire-naar-turbulente overgang. De turbulentie zou afkomstig moeten zijn van de instabiliteit van de bundel elektron/ion met twee-stromen, omdat de overgangslengte kan worden benaderd door de theoretische formule van de twee-stromeninstabiliteit.
In het laminaire gebied werd de laterale expansie van de elektronenbundel in het plasma onderdrukt. De bundelcompressiefactor werd voor het eerst gekwantificeerd. Deze resultaten geven aan dat voor het gebruik van e-beams voor ADR-toepassingen het laminaire gebied met onderdrukte divergentie gunstig kan zijn voor efficiënte focussering en ablatie, maar dat er bij het ontwerp van het ADR-systeem rekening moet worden gehouden met de turbulentie als gevolg van plasma-instabiliteiten.
