Desenvolvimento e caracterização de Catodos Ocos e Propulsores de Plasma Pulsados, no âmbito da Rede Brasileira de Propulsão Elétrica

Descrição: O projeto possui como objetivo principal o desenvolvimento de catodos ocos de elevado desempenho para a aplicação nos propulsores elétricos desenvolvidos atualmente no Brasil. Os primeiros protótipos de catodo oco serão fabricados no LAP/INPE, com insertos de folhas enroladas de tântalo (Ta), e testados em um novo sistema de alto vácuo que será adquirido e instalado no recém-formado Laboratório de Energia e Propulsão (LEP) da UnB-Gama. No curso dos três anos do projeto, espera-se individuar as configurações ótimas de desempenho dos catodos ocos, em termos de emissão de corrente e potencia consumida. Esta identificação será realizada por meio de experimentos que avaliem a influencia de suas características de operação (como corrente e voltagem de descarga, e vazão de propelente) e também de sua geometria (em particular o diâmetro do orifício). Dessa forma é esperado que ao fim das atividades seja possível levar os catodos ocos ao estagio de testes preliminares de vida útil. Estes testes, que possuem algumas centenas de horas de duração, serão efetuados apenas ao fim do projeto, pois irão requerer um aparato experimental dedicado com uma câmara de vácuo funcionando continuamente de forma exclusiva. Em paralelo, neste mesmo sistema de vácuo, diversas configurações de potencial alto desempenho do Propulsor de Plasma Pulsado (PPT) serão exploradas. Esta linha de pesquisa, em colaboração com o LCP/INPE, terá como objetivo inicial o desenvolvimento preliminar destas novas geometrias do propulsor sendo individuadas por meio de testes de medida de corrente e voltagem de descarga. Já na segunda fase do projeto, testes mais avançados, como medida de empuxo, serão realizados, permitindo assim o desenvolvimento de protótipos de engenharia prontos para serem submetidos à programas de qualificação e com isso permitindo-lhes serem empregados em futuras missões espaciais de pequeno porte.. 
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. 
Alunos envolvidos: Graduação: (1) . 

Integrantes: Paolo Gessini - Coordenador / Rodrigo Intini Marques - Integrante / Gilberto Marrega Sandonato - Integrante / José Leonardo Ferreira - Integrante / Manuel Barcelos - Integrante / Lui Txai Calvoso Habl - Integrante.
Financiador(es): Agência Espacial Brasileira - Auxílio financeiro.

Projeto e fabricação de um sistema propulsivo que atenda os requisitos do sistema de reentrada da plataforma SARA utilizando propelentes híbridos

Descrição: Os sistemas propulsivos baseados em propelentes híbridos, devido as suas vantagens comparativas com sistemas a propelentes sólidos e líquidos vêm se tornando uma importante opção tecnológica para diversas aplicações espaciais. Destacam-se o desempenho equivalente às outras tecnologias químicas, baixo nível de emissão de poluentes, segurança operacional e competitividade em níveis tecnológicos e custos reduzidos. Desta forma, os motores de foguete propelente híbrido tem sido atualmente objeto de estudo em diversos países, inclusive os que já têm maturação tecnológica em motores líquidos e sólidos como Estados Unidos, Rússia e China, por exemplo. No Brasil, o Hybrid Propulsion Team da Universidade de Brasília (HPT-UnB) estuda a tecnologia híbrida desde o início dos anos 2000 tendo projetado e construído com sucesso um foguete de sondagem 1500 N (edital UNIESPAÇO 2004) demonstrando assim, um importante passo para a nacionalização dessa tecnologia e formação de pessoal (graduação, mestrado e doutorado). Outro passo importante para o domínio da tecnologia híbrida foi o trabalho realizado com modulação de empuxo (edital UNIESPAÇO 2007) onde o grupo desenvolveu um motor híbrido em escala de laboratório com empuxo variável. No que concerne a propulsão híbrida, no HPT-UnB, avalia-se que o estatus da tecnologia atingiu grau de maturidade três (TRL=3). O desenvolvimento de um motor capaz de efetuar a indução de reentrada da plataforma SARA (IAE-Brasil) é uma demanda tecnológica relevante para programa espacial brasileiro (PNAE). Teoricamente, o problema foi estudado pelo HPT-UnB, tendo como base um motor foguete a propelentes híbridos. As características preliminares do referido motor, capaz de cumprir a missão, foram obtidas por código de otimimização multidisciplinar e multivariável, via algoritmos genéticos. Em linhas gerais, esta proposta (Fases 1 e 2) objetiva validar o sistema propulsivo (motor de reentrada da plataforma SARA) em ambiente laboratorial, estabelecendo incremento no nível de maturidade tecnológica (avançar para TRL=4). Para tal, o protótipo deverá satisfazer o critério principal da missão, isto é, gerar um determinado nível de impulso que garanta variação de velocidade (Delta-V) da plataforma, estimada para realizar manobra de reentrada. Os componentes principais do sistema serão, majoritariamente, do tipo COTS ( commercial off-the-shelf ).. 
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. 
Alunos envolvidos: Graduação: (3) / Mestrado acadêmico: (1) / Doutorado: (1) . 

Integrantes: Paolo Gessini - Integrante / Manuel Barcelos - Integrante / Artur Elias de Morais Bertoldi - Integrante / Igor Ishioka - Integrante / Olexiy Shynkarenko - Coordenador / Simone Battistini - Integrante / Renato Alves Borges - Integrante / Erlan Rodrigo de Souza Cassiano - Integrante / Gabriel Santos da Costa Pinto - Integrante / Ramon Bevelaqua - Integrante.
Financiador(es): Agência Espacial Brasileira - Auxílio financeiro.

Projeto de desenvolvimento de propulsor a plasma do tipo Hall para controle de atitude e órbita de satélites

Descrição: O Objetivo do projeto é o desenvolvimento, teste e aplicação em missões espaciais de propulsores a plasma do tipo Hall de caráter inovador utilizando imãs permanentes para produzir o campo magnético responsável pela formação e aceleração do plasma. O projeto PHALL desenvolveu dois protótipos de propulsores PHALL I e II. O primeiro mostrou pela primeira vez em 2004 que é possível obter bons resultados na operação deste tipo de propulsor utilizando campos magnéticos produzidos por imãs permanentes. Por isso, pretendemos continuar desenvolvendo propulsores do tipo Hall até atingir nível de maturação tecnológica compatível com os níveis necessários para qualificação espacial. Para isso será necessário desenvolver propulsores mais avançados e compactos em colaboração com institutos e indústrias para que possam ser utilizados em futuros satélites e veículos espaciais do Programa Espacial Brasileiro. Os resultados esperados deste projeto são os seguintes; 1-Com a experiência já adquirida produzir arranjos de imãs permanentes mais eficientes de Samário-Cobalto, ALNICO e Neodímio-Ferro tornando assim os propulsores PHALL IIb e PHALL III mais compactos. 2- Desenvolvimento e construção do PHALL IIb e PHALL III c/ novos tipos catodos ocos importados e/ou feitos no Brasil, materiais e demais componentes mais adequados para testes de vida em laboratório e em veículos espaciais. 3-Aperfeiçoamento dos sistemas de diagnóstico de plasma e de caracterização de desempenho dos novos propulsores. 4-Desenvolvimento de novos tipos de diagnósticos de plasma, velocimetria, interferometria c/laser e espectrometria de massas para a Bancada Integrada de Diagnóstico-BID. 5-Desenvolvimento de uma rede de computadores para simulação computacional do plasma nos propulsores do tipo Hall 6-Desenvolvimento de sistema para caracterização do desempenho de balança de empuxo de alta sensibilidade (1 mN). 7-Formação de pessoal e publicação dos resultados em revistas e congressos.. 
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. 
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado acadêmico: (1) / Doutorado: (1) . 

Integrantes: Paolo Gessini - Integrante / José Leonardo Ferreira - Coordenador / Ivan Soares Ferreira - Integrante / Gabriela C. Possa - Integrante / Jean Carlo Santos - Integrante / Rodrigo Miranda - Integrante / Lui Txai Calvoso Habl - Integrante.
Financiador(es): Agência Espacial Brasileira - Auxílio financeiro.