La propulsión por plasma es una tecnología importante y eficiente que se utiliza para controlar las naves espaciales para la observación de la Tierra, comunicaciones y exploración fundamental del espacio ultraterrestre.

Los sistemas de propulsión de plasma utilizan energía eléctrica para ionizar el gas propulsor y transformarlo en el cuarto estado de la materia. conocido como plasma. Los iones y electrones cargados eléctricamente se aceleran en un haz de escape para generar empuje e impulsar la nave espacial.

Los conceptos de propulsión eléctrica más consolidados, por ejemplo, propulsores de iones en rejilla, aceleran y emiten una mayor cantidad de partículas con carga positiva que aquellas con carga negativa. Para permitir que la nave espacial permanezca con carga neutral, Se utiliza un "neutralizador" para inyectar electrones para equilibrar exactamente la carga de iones positivos en el haz de escape. Sin embargo, el neutralizador requiere potencia adicional de la nave espacial y aumenta el tamaño y el peso del sistema de propulsión.

Un equipo de la Universidad de York y la École Polytechnique está investigando cómo se puede eliminar el neutralizador por completo. Los investigadores informan sus hallazgos esta semana en la revista. Física de Plasmas .

En 2014, Dmytro Rafalskyi y Ane Aanesland del Laboratorio de Física del Plasma, École Polytechnique, Francia demostró un nuevo concepto de propulsión eléctrica. El concepto, llamado Neptuno, aprovecha la herencia tecnológica de los propulsores de iones en cuadrícula. Sin embargo, dado que hay un número comparable de partículas cargadas positiva y negativamente en el haz de escape, el neutralizador ya no es necesario.

Para desarrollar aún más el concepto de Neptuno hacia los vuelos espaciales, los investigadores estaban interesados ​​en comprender cómo interactúa el plasma con el sistema de aceleración para que se genere un rayo de carga neutra. Se asociaron con James Dedrick y Andrew Gibson del York Plasma Institute, Universidad de York, Reino Unido para estudiar cómo varía el comportamiento del plasma en relación con la ubicación espacial, tiempo y energía de las partículas.

"La observación directa de cómo se comportan las especies de plasma energético en escalas de tiempo de nanosegundos en el rayo de Neptuno nos ayudará a controlar mejor los procesos que sustentan la neutralización, "Dijo Dedrick.

Como parte de su investigación, Los investigadores estudiaron la dinámica de los electrones energéticos cargados negativamente en el haz de escape del propulsor y se observó que su comportamiento juega un papel clave en la neutralización del haz.

"Creemos que esto surge de una interacción compleja entre el plasma y las rejillas de aceleración, que depende en gran medida de la dinámica de las partículas cercanas a la superficie de la cuadrícula, "Dijo Dedrick.