Riassunto analitico
L’importanza della propulsione elettrica sta assumendo nell’ambiente spaziale un rilievo sempre maggiore, legato ad esigenze di spinte molto accurate e di ridotta intensità per controllo satellitare di precisione in missioni scientifiche e civili.
Le maggiori limitazioni di tali propulsori sono state fino ad oggi l’elevato ingombro dei sistemi di generazione e controllo di potenza elettrica e la bassa spinta massima, che li ha relegati ad incarichi ausiliari nei diversi progetti. Poichè l’attuale tecnologia sta mostrando di poter migliorare il primo aspetto, si è reso sempre più importante sviluppare dal punto di vista propulsivo quello dell’intervallo di spinta utile.
Nell’ambito della propulsione spaziale, il motore ad effetto di campo (FEEP, Field Emission Electric Propulsion) assume rilevante importanza ove sia necessario garantire elevata accuratezza e modulabilità di spinta sia in regime pulsato che stazionario, fornendo con un sistema di intrinseca semplicità costruttiva, la precisione propria di micro-spinte sempre più richieste in missioni a resistenza compensata, puntamento fine, annullamento delle perturbazioni orbitali, ecc..
Se le basse spinte ottenibili con tali propulsori, dell’ordine del micro-Newton, sono sicuramente un merito, di contro l’intervallo di utilizzo non supera attualmente i 2 mN e ciò rende limitato l’uso attuale della propulsione FEEP. È proprio in quest’ambito che la presente ricerca si è rivolta, cercando nuove configurazioni che sopperissero a questo limite mantenendo le prerogative positive del motore ad effetto di campo.
Partendo da una vasta ricerca su metodologie in fase di sperimentazione per incremento delle prestazioni dell’emissione di campo in generale, abbiamo rivolto l’attenzione alla progettazione di un emettitore innovativo. In particolare, seguendo l’idea di ampliare la zona di emissione mantenendo ingombri limitati, si è ritenuto di poter sviluppare l’attuale geometria della sorgente di emissione da una fessura ad un piano, per moltiplicare in due dimensioni il numero dei punti di emissione.
Si è quindi progettato e realizzato un sistema che utilizzasse come emettitore una membrana planare microforata, capace di far filtrare attraverso le sue porosità il propellente, conformandolo in numerosi micro-punti da poter eccitare per effetto di campo all’emissione.
Lo studio svolto ha avuto la finalità di dimostrare la fattibilità di una configurazione di questo tipo che, utilizzando oltretutto propellenti alternativi, potesse proporsi come valida alternativa nello sviluppo dei motori ad effetto di campo, fornendo emissione in intervalli più ampî e garantendo semplicità ed ingombri limitati.
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