Indice
1. Motivazioni ed obiettivi della tesi
Motivazioni ed obiettivi della tesi 1
2. Propulsione spaziale
2.1 Introduzione 32.2 La propulsione spaziale 3
2.3 Classificazione dei propulsori 5
2.4 La propulsione chimica 7 2.5 La propulsione elettrica 9 2.5.1 Cenni storici 9 2.5.2 Analisi generale 11 2.5.3 Propulsori elettrotermici 16 2.5.4 Propulsori elettrostatici 17 2.5.5 Propulsori elettromagnetici 21
3. Principio di funzionamento propulsori ad effetto Hall
3.1 Introduzione 293.2 Fondamenti di fisica dei plasmi 29
3.2.1 Definizioni fondamentali 29
3.2.2 Interazioni plasma-parete 33
3.2.3 Dinamica delle particelle cariche 34
3.2.4 Equazioni del plasma 43
3.3 Funzionamento di un motore ad effetto Hall 46
3.3.1 Descrizione e geometria del motore 46
3.3.2 Fisica del motore 49
3.4 Parametri di prestazione dei motori ad effetto Hall 52
4. Impianto di prova e strumentazione
4.1 Introduzione 554.2 Descrizione propulsore 55
4.3 Procedure 57
4.3.1 Procedure preliminari 57
4.3.2 Procedure per la caratterizzazione 59
4.4 Descrizione dell’impianto di prova 61
4.4.2 La struttura di supporto 65
4.4.3 L’interfaccia vuoto-aria 67
4.4.4 Il pannello gassoso 69
4.4.5 Distribuzione di potenza 71
4.4.6 Sistema di acquisizione dati elettrici (DAQ) 74
4.4.7 Acquisizione dati e sistema di controllo (DACS) 75
4.4.8 La bilancia di spinta 76
5. Sistema di diagnostica del fascio
5.1 Introduzione 855.2 Diagnostica del fascio 85
5.2.1 Sonde di Faraday 86
5.2.2 Sonde RPA 93
5.2.3 Sistema per la scansione del fascio 97
5.3 Rastrelliera e sonde di IV10 100
5.4 Determinazione delle caratteristiche del fascio tramite sonde di Faraday 104 5.4.1 Determinazione della corrente totale di fascio e della divergenza 104
5.4.2 Determinazione del vettore di spinta 109
5.5 Il programma di calcolo per le scansioni con sonde di Faraday 113
5.5.1 Descrizione del programma 113
5.5.2 Modifiche al programma di calcolo 119
5.5.3 Analisi dell’errore 122
5.6 Il programma di calcolo per le scansioni con sonde RPA 129
6. Caratterizzazione del motore e del fascio
6.1 Introduzione 1316.2 Caratterizzazione magnetica 131
6.2.1 Punti di lavoro caratterizzati 131
6.2.2 Punti di lavoro per la prova di ‘endurance’ 137
6.2.3 Punti di lavoro con migliori prestazioni 139
6.2.4 Analisi di instabilità 140
6.3 Caratterizzazione rispetto alla tensione di scarica 144
6.4 Caratterizzazione rispetto alla portata 154
6.5 Limite inferiore di densità del plasma 161
6.6 Analisi dei risultati delle sonde di Faraday 163
7.
Conclusioni
Conclusioni 181
