Một giải pháp thay thế khả thi cho việc loại bỏ mảnh vụn chủ động (ADR) bằng tia laser là lực đẩy xâm lấn bằng chùm tia điện tử truyền từ xa (chùm-e). Phương pháp cắt bỏ chùm tia điện tử đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và có thể mang lại hiệu suất năng lượng tổng thể cao hơn cho hệ thống ADR và hệ số ghép động lượng-cao hơn so với phương pháp cắt bỏ bằng laser. Tuy nhiên, việc truyền chùm tia điện tử một cách hiệu quả qua plasma tầng điện ly trên một khoảng cách dài (10 m–100 km) và tập trung nó để tăng cường cường độ của nó trên ngưỡng cắt bỏ của vật liệu mảnh vụn là những thách thức kỹ thuật mới đòi hỏi các phương pháp tác động bên ngoài mới để hỗ trợ việc truyền chùm tia.
Do đó, các nhà nghiên cứu của Đại học Osaka Metropolitan đã tiến hành nghiên cứu sơ bộ về những thách thức, sự phân kỳ và tính không ổn định có liên quan của chùm tia điện tử trong bầu khí quyển tầng điện ly và xác định chúng một cách định lượng thông qua mô phỏng số. Mô phỏng hạt-trong-tế bào được thực hiện một cách có hệ thống để làm rõ sự phân kỳ và tính không ổn định của chùm tia e-trong plasma tầng điện ly.
Các hiện tượng chính, sự phân kỳ và tính không ổn định, phụ thuộc vào mật độ của chùm tia điện tử và bầu khí quyển. Mật độ chùm tia e-được đặt hơi khác so với mật độ của plasma tầng điện ly trong khoảng từ 1010đến 1012 m−3. Vận tốc chùm tia điện- đã được thay đổi từ 106đến 108m/s, trong phạm vi không tương đối.
Kết quả cho thấy rằng các chùm e-không tương đối tính có mật độ từ 1010đến 1012 m−3phát ra trong plasma tầng điện ly có mật độ từ 1010đến 1012 m−3trải nghiệm quá trình chuyển đổi tầng-sang-hỗn loạn. Sự nhiễu loạn có thể bắt nguồn từ sự mất ổn định của dòng electron/ion hai{3}}vì độ dài chuyển tiếp có thể được tính gần đúng bằng công thức lý thuyết về sự mất ổn định của hai-dòng.
Ở vùng tầng, sự giãn nở theo chiều ngang của chùm electron bị triệt tiêu trong plasma. Hệ số nén chùm tia được định lượng lần đầu tiên. Những kết quả này chỉ ra rằng đối với việc sử dụng chùm tia điện tử cho các ứng dụng ADR, vùng tầng có độ phân kỳ bị triệt tiêu có thể có lợi cho việc lấy nét và cắt bỏ hiệu quả, nhưng sự nhiễu loạn do sự mất ổn định của huyết tương cần phải được xem xét trong thiết kế hệ thống ADR.
