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OTIVAZIONI
E OBIETTIVI
I propulsori elettrici che sfruttano la tecnologia di emissione per effetto di campo (FEEP) hanno raggiunto uno sviluppo tale da renderli dei potenziali concorrenti dei propulsori chimici tradizionali in una gran varietà di missioni spaziali.
Il punto di forza di un FEEP è la possibilità di generare spinte molto basse (dal µN al mN) e precise, questo che lo rende il propulsore ideale per piccoli satelliti ed in particolar modo per quelle tipologie di missioni scientifiche che richiedono traiettorie puramente gravitazionali eliminando tutti gli effetti perturbativi oppure per il posizionamento relativo di satelliti che volano in formazione, come ad esempio la missione LISA.
Cap. 1 - Motivazionie obiettivi 2
1.1 MOTIVAZIONI
I liquidi ionici sono delle sostanze largamente utilizzate nell’industria chimica come solventi; non comportano nessun rischio per l’uomo in quanto la loro pressione di vapore è trascurabile, sono sostanze non corrosive e facilmente sintetizzabili. Dal punto di vista applicativo la loro particolare struttura chimica, l’elevata massa degli ioni che lo compongono e la loro buona conducibilità elettrica, ha suscitato interesse nel campo della propulsione elettrostatica per impieghi aerospaziali come propellente alternativo ai metalli liquidi.
Nel laboratorio di micropropulsione spaziale di Alta SpA da qualche anno sono in corso sperimentazioni sull’utilizzo dei liquidi ionici come propellente per propulsori elettrici ad emissione di campo.
I risultati incoraggianti di queste sperimentazioni hanno spinto ad effettuare uno studio più approfondito sulle prestazioni dei propulsori a tecnologia FEEP alimentati con questa nuova classe di liquidi.
Le prestazioni del propulsore FEEP sono strettamente legate alla composizione del getto di ioni ad elevata carica energetica emesso: la conoscenza approfondita del getto e delle grandezze che lo caratterizzano appare quindi di fondamentale importanza per la determinazione delle prestazioni del propulsore.
1.2 OBIETTIVI
Fino ad oggi lo studio approfondito delle grandezze tipiche, quali densità, composizione, distribuzione di velocità, divergenza caratteristica, ecc., che caratterizzano il fascio ionico emesso da un propulsore FEEP è stato condotto solo sui propulsori alimentati al Cesio.
Con questo lavoro di tesi si vuole effettuare uno studio preliminare sui parametri di spinta e impulso specifico del propulsore partendo dall’analisi delle particelle che costituiscono il getto emesso dal propulsore, poiché queste variando
Cap. 1 - Motivazionie obiettivi 3
le loro quantità influenzano notevolmente tali parametri.
Conoscendo con precisione quali tipi di particelle vengono emesse è possibile anche effettuare una stima della quantità di propellente espulso durante il funzionamento del propulsore.
Per studiare la composizione del getto emesso dal propulsore è stata utilizzata per la prima volta su un FEEP a liquidi ionici la tecnica della
spettrometria di massa a tempo di volo, la quale permette di stabilire la massa
atomica delle varie particelle sulla base del tempo impiegato a percorrere la distanza che separa l’emettitore dal rivelatore.
