Verso la prossima generazione di propulsori al plasma
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 HPH.COM (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
