Reattore Helicon in funzione. Credito immagine: ESA Clicca per ingrandire
L'ESA ha confermato il principio di un nuovo propulsore spaziale che alla fine potrebbe dare molta più spinta delle attuali tecniche di propulsione elettrica. Il concetto è ingegnoso, ispirato alle aurore settentrionali e meridionali, i bagliori nel cielo che segnalano una maggiore attività solare.
? Essenzialmente il concetto sfrutta un fenomeno naturale che vediamo accadere nello spazio? afferma il dott. Roger Walker del team Advanced Concepts dell'ESA. “Quando il vento solare, un? Plasma? di gas elettrificato rilasciato dal Sole, colpisce il campo magnetico terrestre, crea un confine costituito da due strati di plasma. Ogni strato ha proprietà elettriche diverse e questo può accelerare alcune particelle del vento solare oltre il confine, facendole collidere con l'atmosfera terrestre e creare l'aurora. "
In sostanza, un doppio strato di plasma è l'equivalente elettrostatico di una cascata. Proprio come le molecole d'acqua raccolgono energia mentre cadono tra le due diverse altezze, così le particelle cariche elettricamente raccolgono energia mentre viaggiano attraverso gli strati di diverse proprietà elettriche.
I ricercatori Christine Charles e Rod Boswell presso la Australian National University di Canberra, hanno creato per la prima volta doppi strati di plasma nel loro laboratorio nel 2003 e si sono resi conto che le loro proprietà acceleranti potevano consentire nuovi propulsori per veicoli spaziali. Ciò ha portato il gruppo a sviluppare un prototipo chiamato Helicon Double Layer Thruster.
Il nuovo studio dell'ESA, eseguito nell'ambito del programma di ricerca accademica Ariadna dell'ESA in associazione con Ecole Polytechnique, Parigi, conferma i risultati australiani dimostrando che in condizioni attentamente controllate, il doppio strato potrebbe essere formato e rimanere stabile, consentendo la costante accelerazione di particelle cariche in un raggio. Lo studio ha anche confermato che si potevano creare doppi strati stabili con diverse miscele di gas propellente.
? La collaborazione è stata assolutamente eccellente? afferma il dott. Pascal Chabert, del Laboratoire de Physique et Technologie des Plasmas, Ecole Polytechnique. "È stato un vero calcio d'inizio per me e mi ha dato molte nuove idee per i concetti di propulsione al plasma da indagare con il team Advanced Concepts. La nuova direzione per il nostro laboratorio aveva portato a un brevetto su un promettente nuovo dispositivo di propulsione elettrica chiamato un propulsore al plasma elettronico.
Per creare il doppio strato, Chabert e colleghi hanno creato un tubo cavo attorno al quale era avvolta un'antenna radio. Il gas argon veniva continuamente pompato nel tubo e l'antenna trasmetteva onde radio elicoidali di 13 megahertz. Questo ha ionizzato l'argon creando un plasma. Un campo magnetico divergente all'estremità del tubo ha quindi costretto il plasma ad espandersi. Ciò ha permesso di formare due diversi plasmi, a monte all'interno del tubo e a valle, e così il doppio strato è stato creato al loro confine. Ciò ha accelerato ulteriormente il plasma di argon dal tubo in un raggio supersonico, creando una spinta.
I calcoli suggeriscono che un propulsore a doppio strato di elio occuperebbe un po 'più di spazio rispetto al propulsore elettrico principale nella missione SMART-1 dell'ESA, ma potrebbe potenzialmente offrire una spinta molte volte maggiore a potenze più elevate fino a 100 kW, fornendo allo stesso tempo un simile efficienza del carburante.
Nelle fasi successive, l'ESA costruirà ora una simulazione al computer dettagliata del plasma all'interno e attorno al propulsore e utilizzerà i risultati di laboratorio per verificarne l'accuratezza, in modo che le prestazioni nello spazio possano essere valutate completamente e che possano essere presenti propulsori sperimentali ad alta potenza più grandi indagato in futuro.
Fonte originale: ESA Portal
