Un entraînement magnétohydrodynamique (MHD) est un moteur sans pièces mobiles qui crée une poussée en accélérant un fluide chargé avec un champ électromagnétique. C’est ce qu’on appelle la force de Lorentz, dont l’amplitude en newtons sur n’importe quelle particule chargée spécifique peut être calculée en ajoutant la densité du champ électrique en volts par mètre à la vitesse instantanée de la particule en m/s, en multipliant la somme par la densité du champ magnétique en teslas, et en multipliant ce produit par la charge électrique de la particule en colonnes.
Lorsque l’intensité du champ électromagnétique augmente, la poussée et l’impulsion spécifique d’un entraînement magnétohydrodynamique augmentent également. La force de Lorentz peut être exploitée pour la propulsion dans les engins spatiaux, qui utilisent un plasma chargé comme milieu fluide, et sont donc appelés propulseurs magnétoplasmadynamiques (MPD). Des prototypes expérimentaux ont été testés sur des satellites russes et japonais.
La magnétohydrodynamique en général est la discipline scientifique qui étudie tous les fluides chargés électriquement. Expliquer et prédire le comportement des fluides chargés électriquement nécessite de combiner les équations de Navier-Stokes de la dynamique des fluides avec les équations de l’électromagnétisme de Maxwell. Cela signifie que deux ensembles d’équations différentielles doivent être résolus simultanément, ce qui signifie que les calculs sont intensifs en calculs et nécessitent fréquemment des superordinateurs.
Dans les années 1990, Mitsubishi a construit des prototypes de navires de mer utilisant des entraînements magnétohydrodynamiques, mais ceux-ci n’ont atteint que des vitesses de 15 km/h (9.3 mph), malgré les prévisions de 200 km/h (124.3 mph). En raison du manque de pièces mobiles, les moteurs magnétohydrodynamiques peuvent en principe être fiables, économiques, efficaces, silencieux et mécaniquement élégants. Cependant, parce que leur source de carburant est l’électricité et que nous manquons encore de moyens bon marché pour créer des piles à combustible à haute densité de puissance, les navires qui utilisent le moteur MHD doivent avoir un générateur embarqué lourd qui brûle du diesel. Si le coût des piles à combustible à hydrogène augmente considérablement dans les années à venir, l’entraînement MHD pourrait s’avérer une alternative viable à l’hélice.
Dans les engins spatiaux, les propulseurs magnétoplasmadynamiques nécessitent une bonne quantité de puissance – en mégawatts – pour fonctionner de manière optimale. Aujourd’hui, même les générateurs de puissance de vaisseau spatial les plus puissants ne fournissent que quelques centaines de kilowatts, ce qui signifie que les propulseurs MPD restent avant tout une technologie d’avenir. Cependant, les principes de fonctionnement des propulseurs MPD leur permettent de posséder des impulsions spécifiques extrêmement élevées, plus de 20 fois l’impulsion spécifique des fusées chimiques, pour une puissance suffisante.