자기 돛 제안된 자기 돛 시스템
여기서  T는 안테나 코일 근처의 반지름  m에서의 자기장 자속 밀도이다. 전류 밀도는 에서 가장 높고 의 속도로 감소한다는 점에 유의한다. 플라스마 자석 설계의 중요한 조건:{{{1}}}은 RMF 주파수  rad/s에 대한 하한을 제공하여 플라스마 바람의 전자는 자화되어 회전하지만 질량이 적은 이온은 자화되지 않고 회전하지 않도록 한다.
여기서 는 안테나 코일 근처 RMF에서의 이온 자이로 주파수(s−1), 는 이온의 전하 수, 는 기본 전하,  kg는 이온의 (평균) 질량이다.  반지름의 코일 근처에서 자기장을 지정하는 것이 중요한데, 여기가 전류 밀도가 가장 높은 곳이기 때문이다. 자기권계면에서 자기장을 선택하면  값이 낮아지지만, 코일에 더 가까운 이온은 회전할 것이다. 또 다른 조건은 가 충돌이 발생할 가능성이 극히 적을 만큼 충분히 작아야 한다는 것이다.
RMF를 생성하는 데 필요한 전력 는 방정식 PM.1의 전류 밀도 제곱과 플라스마의 저항률 의 곱을 부터 까지 적분하여 얻어지며, 그 결과는 다음과 같다.
여기서 는 스피처 저항률(W m)이며, 는 전자 온도(15 eV로 가정)인 ~1.2x10−3 이다. 이는 :{{{1}}} 및 :{{{1}}}에 대해 동일한 결과이다.
방정식 MFM.5에서 플라스마 바람 힘의 정의부터 시작하여, 임을 주목하고 재배열한 다음, 방정식 PM.3이 에 대한 해를 제공하고 이를 대입할 수 있으며, 그 후 에 대한 방정식 MHD.2를 사용하면 다음 표현을 얻는다.
를 곱하고 일 때, 이는 :{{{1}}}과 동일하다. 와 에 대한 해는 또한 방정식 MHD.3을 만족해야 하는데, :{{{1}}} 다음의 "엄청난 전력 활용"에 대한 언급은 이를 다루지 않는다.
참고 에 인용된 여러 예시에서 자기권계면 반지름 가 방정식 MHD.5의 MHD 적용 가능성 테스트를 충족하지 못한다는 점에 유의한다. 일률 (물리학)의 정의에서 일정한 힘은 일률을 속도로 나눈 것이므로, 플라스마 자석(PM) 돛에 의해 생성되는 힘은 방정식 PM.4에서 다음과 같다.
위의 식을 방정식 (MFM.6)과 비교하면, 플라스마 질량 밀도 에 대한 의존성이 와 같은 형태임을 알 수 있다. 방정식 PM.5에서 감소율 가 증가함에 따라 플라스마 바람에서 파생되는 힘이 감소하거나, 동일한 힘을 유지하려면  및 가 증가해야 동일한 힘 을 유지할 수 있다는 점에 유의한다.
방정식 CMC.2는 반경  m인 각 물리적 코일의 질량을 제공한다. RMF는 교류를 필요로 하고 반도체는 고주파수에서 효율적이지 않으므로, 질량 밀도  = 2,700 kg/m3인 알루미늄이 지정되었다. 코일 질량 추정치는 코일 하나만 크기가 지정되었고 코일 둘레가  대신 로 지정되었으므로 만큼 낙관적이다.
코일 저항은 코일 재료의 저항률 (Ω m)  (예: 알루미늄의 경우 ~3x10−8 Ωm)와 코일 길이 를 코일 와이어 단면적(여기서 는 코일 와이어의 반지름)으로 나눈 값이다.
일부 추가 전력은 저항 손실을 보상해야 하지만 보다 몇 배 작다. 코일에 의해 전달되는 최대 전류는 물리학의 전기 일률 정의에서 RMF 전력과 코일 저항에 의해 다음과 같이 지정된다.
RMF에 의해 디스크에 유도되는 전류 는 방정식 PM.1의 전류 밀도 를 내부 반지름 , 외부 반지름 인 디스크 표면에서 적분한 값이며, 결과는 다음과 같다.
이는 =1에 대해 동일한 결과이다.:{{{1}}}
실험실 실험은 RMF가 자기권 거품을 생성하고, 코일 근처 전자 온도가 증가하여 회전하는 전자 디스크의 존재를 나타내며, 추력이 생성된다는 것을 검증했다. 지상 실험의 규모가 제한적이므로 시뮬레이션 또는 비행 시험이 권장되었다. 이러한 개념 중 일부는 전리층 플라스마 환경에 적용되어 플라스마 자석 쉘 설계로 이어졌다.
2022년 프리즈(Freeze), 그레이슨(Greason) 외 연구진은 윈드 라이더(Wind Rider)라는 우주선을 위한 플라스마 자석 기반 돛에 대한 상세 설계를 발표했는데, 이 우주선은 지구 근처에서 태양풍의 힘을 사용하여 가속하고 목성 자기권에 대해 감속하는 목성 관측 속도 실험(JOVE)이라는 우주 비행 시험 임무에 사용될 것이다. 이 설계는 각각 반지름 가 9m인 한 쌍의 초전도 코일과 의 교류 전류  112A, 그리고 의 감소율을 사용했다.:{{{1}}} 21kg의 우주선(16U 큐브 위성 형태로 발사됨)에 대해 목성까지 25일의 비행 시간이 보고되었다.
=1을 사용하면 매우 낙관적인 성능 수치가 나오지만, 슬로프(Slough)가 2011년과 2012년에 이를 =2로 변경했으므로, 이 문서에서는 의 경우는 비교하지 않는다. =2의 예시로 태양풍 매개변수 =8x10−21 kg/m3, =500km/s를 사용하면 =72km, =4x10−8 T이며, =105m일 때 MHD 적용 가능성이 발생하는 이 된다. 코일 반지름 =1,000m를 사용하면 방정식 MFM.2에서 =4x10−4 T가 나온다. 방정식 PM.3에서 필요한 RMF 전력은 13kW이며, 필요한 AC 코일 전류 =10A는 방정식 PM.3에서 유도 전류 =2kA를 산출한다. =5일 때 방정식 PM.3의 플라스마 자석 힘은 197N이다. 위 매개변수에 대한 자기력만 있는 힘은 방정식 MFM.5에서 2.8N이며, 따라서 플라스마 자석 추력 이득은 71이다. 성능 비교 섹션에서는 =2에 대한 일정한 가속도를 사용하여 낙관적인 추정치를 제시하며, 약 100일의 비행 시간이 나온다.
2011년 슬로프(Slough) 외 연구진과 2012년 커틀리(Kirtley)의 NIAC 보고서는 행성의 전리층에서 제동 메커니즘으로 1/r2 자기장 감소율을 가진 플라스마 자석 기술을 사용하는 것을 조사했으며, 이를 플라스마 자석 쉘(PMS)이라고 불렀다. 자석 쉘은 행성 전리층의 중성 원자를 이온화한 다음 자기적으로 편향시켜 항력을 생성한다. 플라스마 자석 코일을 우주선에 연결하는 테더는 운동량을 전달하여 궤도 진입이 이루어지도록 한다. 분석 모델, 실험실 시연 및 해왕성과 화성으로의 임무 프로필이 설명되었다.
2017년 켈리(Kelly)는 1/r3 자기장 감소율을 가진 단일 코일 자석과 더 많은 실험 결과를 사용하는 것을 설명했다. 2019년 켈리(Kelly)와 리틀(Little)은 자석 쉘 성능 확장에 대한 시뮬레이션 결과를 발표했다. 반지름 =1m인 자석이 1,000초 작동(에어로캡처 설계보다 길다)을 위한 배터리가 있는 우주선에 테더로 연결되었다. 시뮬레이션은 자석 질량 =1,000kg, 총 자석 쉘 시스템 질량 1,623kg을 가정했는데, 이는 카시니-하위헌스 또는 주노 크기 궤도선에 적합하다. 행성의 질량과 대기 원자 구성 및 밀도는 자석 쉘 작동이 가능한 임계 속도를 결정한다. 토성과 해왕성은 수소 대기를 가지며 임계 속도는 약 22km/s이다. 해왕성 임무에서는 5,000kg 우주선에 대해 =6km가 필요하며, 기동 시간 동안 평균 50kN을 유지해야 한다. 이 모델은 여러 이온 종이 생성되고 더 복잡한 상호작용이 발생하므로 N2(지구, 타이탄) 및 CO2(금성, 화성) 대기에 대한 성능을 과대평가한다. 또한 금성과 화성의 상대적으로 낮은 질량은 임계 속도를 실용적인 자석 쉘 작동 속도보다 낮춘다. 이 논문은 에어로캡처 기술이 이러한 임무 프로필에 충분히 성숙되었다고 명시한다.
2021년 켈리와 리틀은 에어로브레이킹과 비교하여 드래그 변조 플라스마 에어로캡처(DMPA) 사용에 대한 추가 세부 정보를 발표했는데, 이는 해왕성으로의 드래그 변조 에어로캡처(DMA)를 위한 적응형 전개식 진입 및 배치 기술(ADEPT)과 비교했을 때 70% 더 높은 궤도선 질량을 전달하고 30% 더 낮은 정체 가열을 경험할 수 있다고 한다.
2011년 M2P2의 빔 추진 변형인 MagBeam이 제안되었다. 이 설계에서는 고출력 입자 가속기를 사용하여 하전 입자 빔을 우주선에 발사하여 자기 돛과 함께 사용된다. 자기 돛은 이 빔을 편향시켜 차량에 운동량을 전달할 수 있으며, 이는 레이저로 구동되는 태양광 돛단배보다 더 높은 가속도를 제공할 수 있지만, 하전 입자 빔은 구성 입자의 정전기적 반발로 인해 레이저보다 짧은 거리에서 분산될 것이다. 이 분산 문제는 조르딘 케어가 제안한 대로 일련의 돛을 가속시켜 자기 돛 차량에 운동량을 전달함으로써 해결될 수 있다.