Modellazione e simulazione di campi magnetici per propulsori a radiofrequenza

I propulsori a radiofrequenza rappresentano una tecnologia innovativa nell’ambito delle missioni spaziali, in grado di generare spinta con elevata efficienza. Per raggiungere prestazioni ottimali, tali dispositivi necessitano di un campo magnetico convergente-divergente, noto come ugello magnetico, che ha la funzione di confinare e accelerare il plasma. Nel presente elaborato vengono sviluppati e presentati due codici MATLAB in grado di calcolare il campo magnetico generato da una distribuzione arbitraria di bobine, sia per un dominio bidimensionale che tridimensionale. I codici vengono inizialmente presentati attraverso schemi a blocchi, quindi descritti nel dettaglio e successivamente impiegati per diverse analisi. Le prime simulazioni riguardano uno studio parametrico sull’effetto della variazione del raggio delle bobine e della loro distanza reciproca sulla topologia del campo magnetico. Vengono poi analizzate due configurazioni, le disposizioni di Helmholtz e di Maxwell, note in letteratura per la loro capacità di generare un campo magnetico quasi uniforme, essenziale per la sorgente di plasma dei propulsori a radiofrequenza. Infine, i risultati delle simulazioni per un ugello magnetico simmetrico vengono confrontati con i dati di un apparato sperimentale.