Utilización de nuevos conceptos para la propulsión de plasma
El proyecto NEPTUNE (New generation of ion sources: From deep space missions to upstream nano-technologies), financiado con fondos europeos, se centró en la idea de acelerar iones y electrones extraídos de un plasma a baja temperatura mediante la utilización de un sistema de redes de radiofrecuencias, un concepto nuevo que puede proporcionar fuerza propulsora sin la necesidad de corrientes adicionales ni de neutralización de cargas. Más concretamente, el efecto de autopolarización de una tensión de radiofrecuencia aplicada a las redes se rectifica con plasma, el cual crea un campo eléctrico constante que provoca la aceleración de los iones. En paralelo, las posibles oscilaciones de plasma posibilitan la extracción de electrones tras el colapso de la lámina de carga. El haz o columna posterior está compuesta mayoritariamente de partículas neutras que se mueven a gran velocidad y tienen una densidad reducida de partículas con carga. El mayor desafío del proyecto NEPTUNE fue desarrollar nuevas herramientas de diagnóstico de haz de plasma, para lo que se necesitaría disponer de un analizador de energía con retardo del campo eléctrico, un dipolo de compensación de cortos para mediciones de impedancia y una sonda de carga multicanal. La caracterización de varios sistemas de extracción de iones y electrones permitió obtener un mapa detallado de los parámetros de operación. Se observó que un haz continuo ion-ion generado a bajos niveles de energía era adecuado para un ataque reactivo profundo por iones de microelectrónica y un tratamiento superficial de los electrodos de las baterías de litio-sulfuro. Por otro lado, la extracción ion-ion combinada con una aceleración de alta energía podría resultar útil para eliminar la basura espacial. La propulsión espacial se considera la aplicación más atractiva del concepto NEPTUNE para la extracción alternativa ion-electrón procedente de un plasma a baja temperatura. Dicha aplicación se ha implantado en un propulsor iónico de redes: la propulsión de plasma con gases electromagnéticos (PEGASUS), un método que ha mejorado considerablemente la eficacia del sistema a la vez que resulta rentable en términos de masa y volumen. Tras validar adecuadamente el concepto, la fuente de flujo de plasma NEPTUNE se patentó en 2014.
Palabras clave
Propulsión de plasma, ataque por iones, iones y electrones, neutralización de la carga, tensión de radiofrecuencia
