Riassunto analitico
Grazie all’aumento delle potenze elettriche disponibili a bordo delle nuove generazioni di veicoli spaziali, la propulsione elettrica offre vantaggi sempre maggiori rispetto a quella chimica, soprattutto per gli enormi vantaggi logistici. Dagli anni '90 ad oggi i propulsori ad effetto Hall si sono sempre più affermati come soluzione in campo spaziale per le manovre di station-keeping e riposizionamento orbitale. Negli ultimi anni, a causa dei costi sempre crescenti dello Xenon, il propellente convenzionalmente usato nei propulsori a effetto Hall, si è iniziato a sperimentare l’uso di propellenti alternativi.
Il presente lavoro di tesi descrive parte di una campagna sperimentale, svolta presso i laboratori di Alta S.p.A., mirata a determinare il punto di funzionamento e le prestazioni di un propulsore a effetto Hall del tipo SPT-100 da 1,5 kW di potenza nominale, utilizzando come propellente sia azoto puro, sia una miscela di azoto e ossigeno.
Nella parte centrale del lavoro si definiscono tutte le equazioni e le grandezze che caratterizzano la fisica dei plasmi, allo scopo di analizzare i processi fisici che hanno luogo in un propulsore a effetto Hall e di costruire un modello analitico per predire le prestazioni di questi motori quando si usino propellenti alternativi allo Xenon. I risultati ottenuti con tale modello vengono poi confrontati con i dati sperimentali raccolti durante la campagna di prove effettuata, in modo da poter determinare le differenze tra le prestazioni teoriche e quelle misurate del propulsore. Infine si suggeriscono alcune possibili strade per raffinare ulteriormente il modello e renderlo ancora più versatile ed efficace nella predizione delle caratteristiche operative di propulsori Hall alimentati con propellenti alternativi.
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