Phoenix, il futuro della propulsione elettrica

PISA — Il futuro della propulsione elettrica nello spazio passa da Phoenix, il nuovo progetto coordinato da Vittorio Giannetti dell’Istituto di Intelligenza Meccanica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, che ha ottenuto un finanziamento Erc Starting Grant dallo European Research Council. Lo scopo è quello di sviluppare nuovi propulsori elettrici capaci di superare i limiti degli attuali sistemi e di rendere i veicoli spaziali più flessibili e affidabili.

“Con Phoenix avremo l’opportunità di esplorare a fondo un concetto di propulsore al plasma completamente nuovo. Se i risultati saranno positivi - ha spiegato l'ingegnere e ricercatore Giannetti - potremo aprire la strada a una nuova generazione di sistemi spaziali, più manovrabili e affidabili, capaci di aumentare in modo significativo il ritorno scientifico e commerciale di ogni missione e di rendere possibile lo sviluppo sostenibile di una grande infrastruttura spaziale”.

Una sfida, quella di Phoenix, per superare i limiti degli attuali propulsori elettrici. Negli ultimi decenni infatti, la propulsione elettrica ha trasformato la mobilità spaziale, rendendo possibili missioni sempre più ambiziose e contribuendo alla miniaturizzazione dei satelliti, un fattore chiave della cosiddetta "New Space Era". I propulsori elettrici trasformano l’energia elettrica in energia cinetica del propellente, che viene espulso ad alta velocità e genera la spinta necessaria a muovere i veicoli spaziali con grande efficienza. Tuttavia, le tecnologie attuali, come i propulsori Hall, necessitano di un dispositivo che emetta elettroni per bilanciare la carica degli ioni accelerati. Questo “neutralizzatore” è sensibile alla contaminazione, il che limita fortemente la scelta del propellente ed è uno dei punti critici di guasto e dei fattori che limitano la durata dei sistemi propulsivi. Il progetto propone una svolta: lo sviluppo di un nuovo concetto di propulsore capace di estrarre simultaneamente ioni ed elettroni senza ricorrere a un neutralizzatore esterno, garantendo al contempo alte prestazioni in termini di rendimento energetico e velocità di scarica. Questo approccio rende possibili sistemi più affidabili e flessibili, favorendo l’utilizzo delle risorse spaziali in situ e offrendo nuove opportunità per le missioni di esplorazione nello spazio profondo.

Il progetto, della durata complessiva di cinque anni, si sviluppa in tre fasi principali: la realizzazione di strumenti di simulazione numerica per l’analisi del nuovo processo di accelerazione, la creazione di un ambiente sperimentale rappresentativo per testare prototipi del propulsore, corredato da sistemi diagnostici avanzati per lo studio del plasma e la progettazione e la validazione di prototipi volti a dimostrare il concetto, valutarne le prestazioni e individuare le leggi di scala fondamentali.

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