Un piccolo motore per promuovere i piccoli satelliti
Gli scienziati che lavorano al progetto L-μPPT (Innovative liquid micro pulsed plasma thruster system for nanosatellites) hanno sviluppato un prototipo di mini propulsore allo scopo di estendere le capacità della nuova generazione di satelliti di piccole dimensioni – CubeSat. L’incorporazione di un sistema di propulsione aumenterà la varietà delle missioni intraprese da questi nanosatelliti. I CubeSat hanno dimensioni di 10 cm cubici e quindi impongono bilanci di massa più esigenti. Tentare di integrare un sistema a propulsione in questi nanosatelliti è un obiettivo molto ambizioso. I benefici della propulsione a bordo per il cambio d’orbita o addirittura per la spinta verso destinazioni remote, che attualmente richiedono grandi veicoli spaziali, superano di gran lunga la maggiore complessità dei sistemi e i costi. Grazie all’affidabilità e allo scarso peso, il propulsore al plasma pulsato (PPT) è stato considerato come l’opzione più adatta per i nanosatelliti. Un PPT lavora con treno di impulsi. Ogni impulso è una scarica di plasma generata mediante il propellente, solitamente Teflon. La scintilla intacca il metallo dagli elettrodi e i campi elettromagnetici accelerano la massa erosa dagli ugelli, producendo la spinta. Il team L-μPPT ha sostituito blocchi di Teflon con un propellente liquido atossico, riuscendo così a controllare la quantità di carburante introdotta. I meccanismi fisici che si verificano all’interno del PPT sono stati analizzati su un banco di prova per determinare l’efficienza con cui l’energia accumulata nel condensatore viene convertita in energia per accelerare il plasma. Capire questa situazione è stato fondamentale per la progettazione di un prototipo funzionante di 0,33 kg di peso e 33 mm di altezza. Il primo prototipo è stato fabbricato utilizzando tecnologie mature e poco costose, adottate dai circuiti stampati. Gli scienziati L-μPPT hanno effettuato varie prove in una camera del vuoto per verificare l’impulso mirato di almeno 100 Newton al secondo e il controllo dell’assetto triassiale. Il sistema L-μPPT è uno dei primi sistemi di propulsione in grado di fornire il pieno controllo dell’asse sui nanosatelliti. Un sistema di propulsione attiva in orbita aprirà nuove possibilità per le missioni CubeSat, quali incontro e attracco. L’esperienza maturata utilizzando il nuovo μ-PPT a liquido sui CubeSat potrebbe poi venire ridimensionata per le missioni più importanti, fornendo soluzioni a basso costo e con scarso volume per future imprese.
Parole chiave
Motore al plasma, nanosatelliti, CubeSat, sistema di propulsione, Teflon
