Propulsor de doble capa Helicon

El propulsor de doble capa helicoidal es un prototipo de sistema de propulsión eléctrica para naves espaciales . Fue creado por la científica australiana Christine Charles , basándose en una tecnología inventada por el profesor Rod Boswell , ambos de la Universidad Nacional de Australia .

El diseño ha sido verificado por la ESA , que participa en su desarrollo.

Un propulsor de doble capa helicoidal (HDLT) es un tipo de propulsor de plasma que expulsa gas ionizado a alta velocidad para impulsar una nave espacial . En este diseño, el gas se inyecta en una cámara tubular (el tubo fuente ) con un extremo abierto. La alimentación de corriente alterna de radiofrecuencia (a 13,56  MHz en el prototipo) se acopla a una antena de forma especial que rodea la cámara. La onda electromagnética emitida por la antena provoca la ruptura del gas y la formación de plasma. La antena excita entonces una onda helicoidal en el plasma, lo que lo calienta aún más.

El dispositivo tiene un campo magnético aproximadamente constante en el tubo fuente (suministrado por solenoides en el prototipo), pero el campo magnético diverge y disminuye rápidamente en magnitud al alejarse de la región fuente, pudiendo considerarse como una especie de tobera magnética . En funcionamiento, existe un límite bien definido entre el plasma denso dentro de la región fuente y el plasma menos denso en el escape, lo que se asocia con un cambio brusco en el potencial eléctrico. Las propiedades del plasma cambian rápidamente a través de este límite, conocido como doble capa eléctrica sin corriente . El potencial eléctrico es mucho mayor dentro de la región fuente que en el escape, lo que sirve tanto para confinar la mayoría de los electrones como para acelerar los iones lejos de la región fuente. Suficientes electrones escapan de la región fuente para asegurar que el plasma en el escape sea neutro en general. Al igual que la mayoría de los dispositivos de propulsión iónica, el HDLT es un propulsor de bajo empuje y alto impulso específico ( I _{sp alto).}

Un prototipo  de propulsor de 15 cm de diámetro, operado en modo de campo magnético bajo, se sometió a pruebas de empuje iniciales en 2010; sin embargo, sería necesario un método de prueba más completo para calcular correctamente el empuje total. ^{[ 1 ]} En 2014, el prototipo final del propulsor se sometió a pruebas en la instalación de simulación espacial denominada "Wombat XL", ubicada en el Observatorio Mount Stromlo de la Universidad Nacional Australiana (ANU) . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

El HDLT tiene dos ventajas principales sobre la mayoría de los demás diseños de propulsores iónicos . Primero, crea un campo eléctrico acelerador sin insertar componentes poco fiables, como rejillas de alto voltaje, en el plasma (el único componente en contacto con el plasma es el robusto recipiente de plasma); segundo, no se necesita un neutralizador , ya que se emiten cantidades iguales de electrones e iones positivos (con carga simple). Así, sin piezas mecánicas móviles ni susceptibilidad a la erosión, explica Charles, «Mientras se suministre la energía y el propulsor, se puede funcionar indefinidamente». ^{[ 2 ]}

La aplicación principal de este diseño de propulsor está destinada al mantenimiento de posición de satélites, transferencias orbitales de larga duración de LEO a GEO y aplicaciones en el espacio profundo. Si bien un diseño típico podría proporcionar una vida útil de 50 años o un ahorro de 1000 libras (450 kg) de peso de lanzamiento para satélites grandes , este tipo de propulsor también podría reducir significativamente la duración de los viajes espaciales interplanetarios. ^{[ 4 ]} Por ejemplo, un viaje a Marte podría acortarse a tres meses en lugar de los ocho o nueve meses que requieren los cohetes químicos convencionales. ^{[ 5 ] [ 6 ]} 

• Cohete magnetoplasmático de impulso específico variable (VASIMR)

• Propulsor de plasma probado para la misión a Marte
• Australia construye un propulsor iónico (2012)
• Laboratorio de Propulsión de la ESA. Archivado el 3 de marzo de 2016 en Wayback Machine.
• Frasco de plasma para las estrellas (2014)