El propulsor Helicon de doble capa és un prototip de propulsió elèctrica per a naus espacials. Va ser creat per la científica australiana Christine Charles, basant-se en una tecnologia inventada pel professor Rod Boswell, tots dos de la Universitat Nacional Australiana.
El disseny ha estat verificat per l'ESA, que participa en el seu desenvolupament.
Teoria de funcionament Un propulsor de doble capa d'helicó (HDLT) és un tipus de propulsor de plasma, que expulsa gas ionitzat a alta velocitat per proporcionar empenta a una nau espacial. En aquest disseny de propulsor, el gas s'injecta en una cambra tubular (el tub font) amb un extrem obert. Alimentació de CA per radiofreqüència (a 13,56 MHz en el disseny del prototip) s'acobla a una antena de forma especial que envolta la cambra. L'ona electromagnètica emesa per l'antena fa que el gas es descompongui i formi un plasma. L'antena excita llavors una ona d'helicó al plasma, que escalfa encara més el plasma.
El dispositiu té un camp magnètic aproximadament constant al tub font (subministrat per solenoides al prototip), però el camp magnètic divergeix i disminueix ràpidament en magnitud allunyant-se de la regió font, i es podria considerar com una mena de broquet magnètic. En funcionament, hi ha un límit nítid entre el plasma dens dins de la regió font i el plasma menys dens als gasos d'escapament, que s'associa amb un canvi brusc en el potencial elèctric. Les propietats del plasma canvien ràpidament a través d'aquest límit, que es coneix com a doble capa elèctrica sense corrent. El potencial elèctric és molt més alt dins de la regió font que als gasos d'escapament, i això serveix tant per confinar la majoria dels electrons com per accelerar els ions lluny de la regió font. Prou electrons escapen de la regió font per garantir que el plasma als gasos d'escapament sigui neutre en general. Com la majoria dels dispositius de propulsió iònica, l'HDLT és un propulsor de baix empenyiment i alt impuls específic (alta ).
Un prototip amb un propulsor de 15 cm de diàmetre, que funcionava en mode de baix camp magnètic, es va sotmetre a proves d'empenta inicials el 2010, però caldria un mètode de prova més complet per calcular correctament l'empenta total. El 2014, el prototip final del propulsor es va sotmetre a proves a les instal·lacions de simulació espacial anomenades "Wombat XL" situades a l'Observatori Mount Stromlo de la Universitat Nacional Australiana (ANU).
El HDLT té dos avantatges principals respecte a la majoria dels altres dissenys de propulsors iònics. En primer lloc, crea un camp elèctric accelerador sense inserir components poc fiables com ara xarxes d'alt voltatge al plasma (l'únic component orientat al plasma és el robust recipient de plasma); en segon lloc, no cal un neutralitzador, ja que s'emeten un nombre igual d'electrons i ions positius (amb càrrega individual). Així doncs, sense parts mecàniques mòbils ni susceptibilitat a l'erosió, Charles explica: "Sempre que proporcioneu la potència i el propel·lent, podeu anar per sempre".
Aplicacions L'aplicació principal d'aquest disseny de propulsor està pensada per al manteniment d'estacions de satèl·lits, transferències a llarg termini d'òrbita LEO a òrbita GEO i aplicacions a l'espai profund. Tot i que un disseny típic podria proporcionar una vida útil de 50 anys, o un estalvi de de pes de llançament per a grans satèl·lits, aquest tipus de propulsor també podria reduir significativament la durada dels viatges espacials interplanetaris. Per exemple, un viatge a Mart es podria escurçar a tres mesos en lloc dels vuit o nou mesos que triguen els coets químics convencionals.
Referències
Categoria:Motors de coet