Comparação do desempenho e da dinâmica de um propulsor Hall cilíndrico com diferentes potenciais de entrada por meio de simulações numéricas

Abstract

Propulsão a plasma ou propulsão elétrica, surge da necessidade de explorar o espaço profundo de forma mais econômica e eficiente. O propulsor Hall cilíndrico (CHT) é um dispositivo de propulsão elétrica que demonstra uma utilização aprimorada do propelente e eficiências de desempenho dentro de dimensões reduzidas e limiares de potência mais baixos quando comparado aos dispositivos de propulsão a plasma convencionais. O tamanho compacto e a operação em níveis de potência mais baixos fazem dele uma opção interessante para fornecer propulsão para CubeSats e pequenos satélites. O CHT é composto por um canal com um ânodo anular através do qual o gás neutro é injetado e, posteriormente, ionizado por elétrons magnetizados injetados a partir de um cátodo oco externo. Os íons de plasma resultantes são ejetados do dispositivo, gerando impulso. Este trabalho visa compreender e estudar o plasma no canal de descarga de um CHT por meio de simulações numéricas. O código descreve o plasma com um modelo híbrido no qual os elétrons são tratados como um fluido e os íons e átomos neutros como pseudopartículas. As simulações foram conduzidas para dois valores diferentes de potencial no ânodo, especificamente 150 V e 300 V, representando diferentes modos de operação. Os resultados obtidos com este modelo simplificado permitem obter uma configuração ideal para um futuro protótipo a ser implementado no Laboratório de Física de Plasma da Universidade de Brasília.