Simulazione numerica di un sistema propulsivo ABEP tramite modelli 0D e metodi Particle in Cell

L’attenzione verso le Very Low Earth Orbits (VLEO) è in crescita, visti i numerosi vantaggi nell’ambito dell’earth observation e delle telecomunicazioni. La resistenza atmosferica ha tuttavia un effetto rilevante, rendendo necessario lo sviluppo di un sistema propulsivo a bordo dei satelliti in grado di fornire una spinta costante per tutta la durata della missione. In questo contesto i sistemi Air Breathing Electric Propulsion (ABEP) potrebbero rivelarsi decisivi, permettendo la realizzazione di missioni più lunghe, economiche e sostenibili. Questo lavoro si propone di realizzare un setup di simulazione ibrido composto da un modello zero dimensionale per la generazione del plasma e Particle in Cell (PIC) per la fase di espansione, che permetta di studiare le performance di propulsori ambipolari con generazione di plasma per mezzo di onde in radio frequenza in versione air breathing. Ampio spazio è dedicato alla metodologia PIC, con la quale è simulata la regione di accelerazione. Particolare attenzione è rivolta alla modellazione delle collisioni tra particelle. I risultati delle simulazioni svolte sono utilizzati per mostrare la topologia del plasma, la spinta generata e le perdite di efficienza dovute alle collisioni.