• neutralizzatore
• orificed hollow cathode
• propulsione elettrica
• SPT

La propulsione elettrica, nell’arco degli ultimi dieci anni, si è affermata nel campo delle applicazioni spaziali come valida alternativa alla propulsione chimica. In particolare, i propulsori ad effetto Hall hanno raggiunto un posto di rilievo grazie alla attività di ricerca e sviluppo svolta dapprima nell’ex Unione Sovietica, poi negli Stati Uniti ed in Europa, mentre la quantità di potenza a bordo dei satelliti, disponibile per l’utilizzo di un sistema propulsivo elettrico è andata crescendo costantemente.
Il presente lavoro di tesi descrive lo studio teorico-numerico di un catodo neutralizzatore per un motore ad effetto Hall da 5 kW, recentemente progettato, realizzato e provato al Centrospazio, e le fasi di progettazione che hanno portato al suo dimensionamento.
Dopo una breve parte introduttiva sul principio di funzionamento di un motore ad effetto Hall, nella prima parte la tesi sintetizza i risultati principali di precedenti studi teorico-sperimentali, alcuni dei quali condotti al Centrospazio, sul catodo cavo che è alla base del funzionamento del neutralizzatore. In particolare è stata analizzata l’influenza della zona dell’orifizio terminale (orificed hollow cathode) sulle caratteristiche della scarica e del plasma uscente dal neutralizzatore.
Sulla base di questi studi è stato quindi realizzato un modello fisico-matematico della zona dell’orifizio, descritto nella seconda parte della tesi, i cui risultati sono stati confrontati con dati sperimentali reperibili in letteratura.
Infine la tesi ripercorre il processo di dimensionamento del neutralizzatore per il motore ad effetto Hall di Centrospazio, operante ad una corrente nominale di 20 Ampere. Sono state analizzate configurazioni diverse in termini di materiali e di tecnologie di produzione, ambedue aventi un forte impatto sui costi e sulle prestazioni, in termini di vita operativa. L’analisi termica sia della fase transitoria durante l’accensione che di quella stazionaria ha rappresentato lo strumento principale per la definizione del disegno finale del neutralizzatore.