Simulação numérica de um propulsor Hall cilíndrico de baixa potência para nanosatélites

Abstract

O Propulsor Hall Cilíndrico (CHT) é uma alternativa inovadora em sistemas de propulsão elétrica voltada para aplicações em satélites de pequeno porte, como os CubeSats. Sua principal vantagem está no design cilíndrico, que permite reduzir desgastes estruturais internos e facilitar a miniaturização, diferindo da configuração anular presente nos propulsores Hall tradicionais.A operação do CHT envolve a utilização de um campo magnético para confinar elétrons, promovendo a ionização de um gás propelente dentro de um canal cilíndrico. O gás é introduzido por um ânodo central, e os elétrons confinados colidem com as partículas neutras, gerando íons que são acelerados por um campo elétrico até serem expelidos, gerando empuxo. Esta monografia realiza uma análise computacional de dois modelos de CHT de baixa potência, operando com tensões entre 50 e 200 volts no anôdo, uma faixa compatível com as limitações energéticas de satélites miniaturizados. Após isso, serão comparados os resultados de ambas as configurações, de modo a identificar qual delas apresenta o melhor desempenho. As simulações utilizam dois softwares de código aberto: o FEMM, que modela o campo magnético do sistema, e o HALLIS, que simula a dinâmica do plasma com abordagem híbrida, tratando elétrons como fluido e os íons/neutros como partículas.