Petiano responsável: Bernardo Silveira
Projeto: Modelagem e Simulações Multiescala em Plasma –
Código COCEPE: 4464
Orientador: Joel Pavan
No âmbito da tecnologia aeroespacial, os dispositivos de propulsão têm como objetivo básico promover a troca de momento linear ou angular entre um veículo e seu propelente, visando como resultado que este veículo sofra algum tipo de força e assim o possibilite cumprir determinada tarefa. Para viabilizar esse mecanismo de troca de momento, o propelente tem que adquirir energia e assim ser acelerado a uma determinada velocidade de exaustão. Entre as principais técnicas de propulsão, como a propulsão química e a propulsão nuclear térmica, está a propulsão elétrica, ou de maneira geral, propulsão a plasma. A propulsão a plasma utiliza-se de arranjos de campos eletromagnéticos para realizar a aceleração do propelente até a velocidade de exaustão final.
Como no sistema químico, a propulsão elétrica se baseia na lei de conservação de momento: uma força, chamada empuxo, é exercida sobre um veículo espacial através da ejeção de matéria com elevada energia cinética. Um aspecto distinto na propulsão elétrica é que as elevadas velocidades de exaustão do propelente são alcançadas porque uma elevada quantidade de energia, armazenada externamente, pode ser transferida para o propelente. Uma elevada velocidade de ejeção diretamente se traduz em um baixo consumo de propelente para uma dada manobra. A economia de massa de propelente é a principal vantagem da propulsão elétrica em relação à propulsão química, para a qual a aceleração se origina na conversão de energia química em energia cinética atavés de um processo de expansão. Outras vantagens de um sistema de propulsão elétrica são o longo tempo de operação e flexibilidade. A atual desvantagem da propulsão elétrica é seu nível bastante baixo de empuxo, o qual está relacionado à limitação da fonte de potência.
As tecnologias de propulsão elétrica podem ser divididas em três categorias abrangentes, de acordo com a forma com que o empuxo é gerado: propulsão eletrotérmica, eletrostática e eletromagnética. Esses grupos englobam numerosas abordagens e dispositivos que cobrem uma vasta gama de características e performaces. Atualmente a propulsão elétrica apresenta uma variedade de tecnologias bem estabelecidas para a movimentação de satélites e espaçonaves. O desenvolvimento da propulsão elétrica remonta aos anos 1960, com o surgimento de fontes de plasma capazes de produzir correntes elevadas. As primeiras demonstrações da propulsão elétrica no espaço ocorreram em 1964 e foram alcançadas com um motor iônico a bordo do Space Electric Rocket Test (SERT-1) e com um propulsor pulsado a plasma (PPT) a bordo do satélite Soviet Zond-2. Desde então, a rápida evolução na tecnologia de propulsão elétrica tornou possível o aparecimento de novos conceitos na área. Propulsores a plasma têm sido desenvolvidos em todo o mundo e centenas desses propulsores têm sido operados em satélites e sondas de exploração espacial.
O presente trabalho, em sua parte inicial, contempla uma revisão da literatura sobre as diferentes formas conhecidas de gerar propulsão a plasma, os designs e princípios de funcionamento de dispositivos em operação e em desenvolvimento, seu uso específico em satélites e sondas espaciais, bem como sobre a formulação matemática e simulações computacionais dos processo físicos envolvidos.
Para mais informações clique aqui.
