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HeliconPlasmaHydrazine.COmbinedMicro

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Verso la prossima generazione di propulsori al plasma

Gli ingombranti motori dei razzi del passato potrebbero essere sostituiti in futuro da motori ionici alimentati a elettricità che consentono maggiore versatilità pur consumando meno combustibile. Dei ricercatori finanziati dall’UE hanno compiuto un passo importante per rendere questi motori ionici una realtà per la prossima generazione di veicoli spaziali.

Energia

I motori ionici usano l’energia elettrica per creare delle particelle del combustibile, solitamente gas xeno, cariche e per poi accelerarle fino a velocità estremamente elevate. La velocità dei gas di scarico dei tradizionali motori dei razzi è limitata all’energia chimica racchiusa nel legami molecolari del combustibile. D’altra parte, i motori ionici sono in linea di principio limitati dall’energia elettrica disponibile sul veicolo spaziale, ma in pratica sono molto più efficienti rispetto a quelli chimici. In particolare, i propulsori helicon sono all’avanguardia tra i sistemi ionici di propulsione. Essi funzionano con un’ampia varietà di propellenti e hanno una maggiore durata rispetto ai propulsori tradizionali. Gli scienziati hanno iniziato il progetto Heliconplasmahydrazine.COmbinedMicro per ideare un nuovo propulsore al plasma basato sulla tecnologia a radiofrequenza helicon. Con un finanziamento dell’UE, i ricercatori hanno esaminato la sua applicazione per un mini satellite destinato a consentire una missione dimostrativa a basso costo. Il loro studio di fattibilità ha inoltre riguardato la possibilità di sviluppare un propulsore combinato a due modalità per il controllo sia dell’assetto che dell’orbita. Esso metteva assieme una modalità a bassa spinta ed efficienza elevata e una modalità ad alta spinta e bassa efficienza basata sull’idrazina. Per questo scopo, i partner di HPH.COM hanno sviluppato degli strumenti per la simulazione del plasma dedicati che consentono lo studio dettagliato di complessi fenomeni fisici. I modelli numerici, assieme ad approfonditi esperimenti, hanno portato a un’innovativa tecnologia helicon con un’efficienza di ionizzazione notevolmente superiore rispetto alle convenzionali fonti di plasma helicon. Il modello di progettazione dei propulsori è stato testato in tre diversi laboratori per ridurre il tempo necessario allo sviluppo. Infine, è stato progettato e prodotto un modello dimostrativo del mini satellite per verificare la fattibilità della nuova tecnologia che verrà provato in volo. La sua struttura è modulare e facile da montare e smontare, oltre che da adattare per qualsiasi veicolo di lancio. Grazie alla lunga durata e alla capacità di funzionare con un’ampia varietà di gas, la tecnologia HPH.COM dovrebbe essere allettante per molte missioni spaziali, che comprendono l’osservazione della Terra e le telecomunicazioni. Combinando elevata efficienza e basso costo, il nuovo propulsore al plasma è sul punto di promuovere la competitività dell’industria spaziale europea.

Parole chiave

Propulsori al plasma, motori razzo, motori ionici, veicolo spaziale, gas xeno, propulsori helicon

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