MADRID, 23 May. (EUROPA PRESS) -
Investigadores británicos y franceses trabajan en un motor de plasma más pequeño y eficiente para naves espaciales, eliminando el neutralizador preciso para equilibrar la carga de iones.
Este neutralizador requiere potencia adicional de la nave espacial y aumenta el tamaño y el peso del sistema de propulsión. Los investigadores informan de sus hallazgos en un artículo que se publica esta semana en la revista 'Physics of Plasma'.
La propulsión por plasma es una tecnología importante y eficiente utilizada para controlar las naves espaciales para la observación de la Tierra, las comunicaciones y la exploración fundamental del espacio ultraterrestre.
Los sistemas de propulsión de plasma utilizan la energía eléctrica para ionizar el gas propulsor y transformarlo en el cuarto estado de la materia, conocido como plasma. Los iones y electrones cargados eléctricamente se aceleran en un haz de escape para generar empuje y propulsar la nave espacial.
Los conceptos de propulsión eléctrica más establecidos --como por ejemplo, los propulsores de iones de rejilla-- aceleran y emiten un mayor número de partículas positivamente cargadas que las de carga negativa.
En 2014, Dmytro Rafalskyi y Ane Aanesland, del Laboratorio de Física de Plasma de la Escuela Politécnica francesa, demostraron un nuevo concepto de propulsión eléctrica. El concepto, llamado Neptuno, aprovecha el patrimonio tecnológico de los propulsores de iones de rejilla, pero cuando un número comparable de partículas positivas y negativamente cargadas están presentes en el haz de escape, ya no es necesario el neutralizador.
Para desarrollar aún más el concepto de Neptuno hacia el vuelo espacial, los investigadores estaban interesados en entender cómo interactúa el plasma con el sistema de aceleración de manera que se genere un haz de carga neutra. Se asociaron con James Dedrick y Andrew Gibson, del Instituto de Plasma York de la Universidad de York para estudiar cómo varía el comportamiento del plasma en relación con la localización espacial, el tiempo y la energía de las partículas.
"La observación directa de cómo se comportan las especies de plasma energético en escalas de tiempo de nanosegundos en el haz de Neptuno nos ayudará a controlar mejor los procesos que sustentan la neutralización", explica el profesor James Dedrick.
Como parte de su investigación, los científicos analizaron la dinámica de los electrones energéticos cargados negativamente en el haz de escape del propulsor y observaron que su comportamiento desempeñaba un papel clave en la neutralización del haz. "Creemos que esto surge de una compleja interacción entre el plasma y las redes de aceleración, que depende en gran medida de la dinámica de las partículas cerca de la superficie de la rejilla", dice Dedrick.
