Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Research Project:
DESARROLLO Y CARACTERIZACIÓN DE UN SISTEMA HIBRIDO DE PROPULSIÓN ESPACIAL POR PLASMA DE BAJO CONSUMO ELÉCTRICO
Year:2015
Research Areas
  • Physics - Plasma and fluid
Information
Abstract
La presente propuesta desarrolla hasta un nivel TRL-4 un diseño novedoso de un de motor iónico para propulsión espacial ligero, pequeño y de bajo consumo eléctrico (debajo de 500 W). Sus aplicaciones no son sólo la corrección de órbita de precisión, sino también deorbitar satélites pequeños y medianos al final de su vida útil. Ambos objetivos contemplados dentro dela iniciativa Horizon 2020 de la CEE. El punto de partida son los prometedores resultados obtenidos el prototipo UPM-2 probado en nuestro Laboratorio de Plasmas Fríos durante más de un año. Los principios operativos de este prototipo, clasificado como "híbrido", son diferentes de los de otros modelos existentes y es una evolución de diseños previos de fuentes de plasma para investigación básica. Sus actuaciones medidas son similares a los de sistemas de propulsión equivalentes, pero con importantes ahorros en peso y potencia eléctrica. Este hecho hace este diseño ideal para cubrir el hueco existente en el mercado de satélites entre la micropropulsión para nanosatélites (1-10 W) con empujes entre 1-100 ?N y los sistemas de propulsión de alta potencia (1-10 kW) de los satélites de telecomunicaciones, en el rango de 10-100 mN. Nuestros resultados previos manifiestan la relevancia del proceso de neutralización del haz de iones para mejorar la producción iónica y el empuje. La eficacia en la utilización del propelente se encuentra por encima de las expectativas y es causada por la configuración magnética que confina a los electrones tanto de energías altas como bajas. Con objeto de mejorar sus actuaciones estos dos aspectos serán investigados empleando emisores de electrones de altas prestaciones, como los denominados "dispenser cathodes", tanto para la producción del plasma primario como para la neutralización del haz iónico. La envolvente del plasma así como el espectro de energías y la distribución espacial de los iones serán investigados así como los mecanismos físicos involucrados en el proceso de neutralización. El desarrollo de modelos computacionales para la simulación del plasma emitido por el motor, así como el análisis de su estabilidad y/o la turbulencia en el plasma son también considerados en nuestra propuesta. Desarrollaremos códigos computacionales híbridos (fluido-cinéticos) para la expansión del plasma y la interacción plasma-pared que serán comparados con las medidas experimentales. Aplicaremos un novedoso análisis, previamente empleado para en rectores nucleares, basado en las matrices de Toeplitz para revelar eventuales inestabilidades ocultas debajo de señales aparentemente aleatorias de los parámetros de control. Además, nuestras socios interesados en la propuesta desarrollarán un estudio de "fase cero" para evaluar la prolongación desde TRL-4 hasta la fase precomercial TRL-6 a nuestro prototipo mediante un primer análisis de su impacto en el mercado y su patentabilidad. Finalmente, uno de los objetivos de nuestra propuesta es la transferencia de tecnología al sector productivo planificando un sistema de ensayos de medida directa del empuje mecánico.
International
Si
Project type
Proyectos y convenios en convocatorias públicas competitivas
Company
Ministerio de Economía y Competitividad
Entity Nationality
ESPAÑA
Entity size
Desconocido
Granting date
15/06/2014
Participants
  • Director: Luis Conde Lopez (UPM)
  • Participante: Ezequiel del Rio Fernandez (UPM)
  • Participante: Juan Luis Domenech Garret (UPM)
  • Participante: Jose Manuel Donoso Vargas (UPM)
  • Participante: Igor Mijail Tkachenko Gordky (Universidad Politécnica de Valencia)
  • Participante: José Ramón Ferrer Villanueva (Universidad Politécnica de Valencia)
  • Participante: Luis Manuel Sánchez Ruiz (Universidad Politécnica de Valencia)
  • Participante: José Luis Simón (Centro de Tecnología Aeroespacial Miñano, Alava)
  • Participante: Joseba Izaga Ugarriza (Centro de Tecnología Aeroespacial Miñano, Alava)
  • Participante: Sergio Amado Elaskar (Universidad Nacional de Córdoba, Argentina)
  • Participante: George Herdrich (Institute für Raumfhartsysteme . Universidad de Stuttgart. Alemania)
  • Participante: Vadym Adamyan (Universidad de Ucrania. Ucrania)
Research Group, Departaments and Institutes related
  • Creador: Grupo de Investigación: Grupo de Investigación en Fusión Inercial y Física de Plasmas
  • Departamento: Física Aplicada a Las Ingenierías Aeronáutica y Naval
S2i 2020 Observatorio de investigación @ UPM con la colaboración del Consejo Social UPM
Cofinanciación del MINECO en el marco del Programa INNCIDE 2011 (OTR-2011-0236)
Cofinanciación del MINECO en el marco del Programa INNPACTO (IPT-020000-2010-22)