Estudo da Dinâmica de Partículas em um Propulsor a Plasma do tipo Hall com Ímãs Permanentes

Abstract

Desde meados de 2000, o Laboratório de Plasmas do Instituto de Física da Universidade de Brasília (LP) vem desenvolvendo o Projeto PHALL, que tem como objetivos a criação e o estudo de um sistema de propulsão a plasma produzido por corrente Hall, baseado nos Stationary Plasma Thrusters (SPT). A diferença entre os SPT¿s convencionais e o desenvolvido no LP é a fonte do campo magnético: dois anéis de ímãs permanentes de raios diferentes e coaxiais substituem os eletroímãs. A intenção dessa permuta é obviamente reduzir o consumo de energia elétrica do propulsor, e, consequentemente aumentar a vida útil desse sistema. No entanto, o problema físico do propulsor PHALL ainda não foi formalmente estabelecido. Fatores importantes para a compreensão e melhoria do funcionamento dessa tecnologia, como a identificação do tipo de descarga e do campo de força predominante na formação e na aceleração do plasma para cada regime de operação ainda não foram investigados. Os objetivos deste trabalho são justamente formular o problema da produção e do movimento dos íons e elétrons e propor um entendimento mais abrangente para a aceleração dos íons, sugerindo ter o campo elétrico papel fundamental na ejeção do plasma. Descrevemos as evidências experimentais dessa hipótese e discorremos sobre suas conseqüências para a compreensão do funcionamento do propulsor. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Since 2000, The Plasma Laboratory of the Physics Institute of the University of Brasí­lia (LP) has developed the Project PHALL, with the objectives to develop and study a plasma propulsion system, based on the Stationary Plasma Thrusters (SPT). The main difference between the conventional SPT and the thruster developed in LP is the source of the magnetic field: two coaxial permanent magnet rings with different radii substitute the electromagnets. The intention of this substitution is obviously to reduce the energy consumption of the thruster and, consequently, increase the period of usage of the system. However, the problem of the thruster has not been formally established. An important factor for the comprehension and improvement of this technology, like the identification of the type of the electric discharge and the force field predominant in the plasma production and acceleration for each of the operation regimes has not been investigated. The aims of this work are to establish the problem of the plasma production and the ion and electron motions and propose a more extensive comprehension of the ion acceleration mechanism, in which the electric field has a fundamental role on the plasma ejection. We describe the experimental evidences of this hypothesis and its consequences for the understanding of the propulsion system.