Multimodal electrospray thruster for small spacecraft: design and experimental characterization
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Electrospray thrusters are a promising electric micropropulsion technology which could be used to meet the propulsion needs of nanosatellites, or for fine attitude control of larger spacecraft. Multimodal propulsion is the integration of two or more propulsion modes into a system which utilizes a common propellant. Indeed, spacecraft mission simulations and models have shown that this type of multimode propulsion capacity is exciting because of the flexibility and adaptability it provides mission designers and planners. A single spacecraft would have potential to execute drastically different mission profiles, and the exact mission could even be determined post-launch. The current paper investigates a micro-propulsion system which combines a droplet and ion mode electrospray emitter into a unified multimodal system (using an ionic liquid as the common propellant for both systems). The high relative thrust droplet mode emitter was fabricated from P3 borosilicate glass while the high efficiency ion mode emitter, Carbon Xerogel dense porous substrate, was fabricated in-house. To characterize the multimodal thruster, a full beam and time-of-flight (ToF) experimental setup were developed at the RMC Advanced Propulsion and Plasma Exploration Laboratory (RAPPEL) and experiments were conducted using a custom vacuum chamber. The ion mode emitter, with a beam comprised purely of ions had an onset voltage around 1400 V with an estimated thrust performance of 0.14 $$\mu N$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mi>N</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> and specific impulse of 4040 s. For droplet mode, with a mixed beam comprised of around 17 $$\%$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mo>%</mml:mo> </mml:math> droplets and 83 $$\%$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mo>%</mml:mo> </mml:math> ions, an onset voltage of 1375 V with an estimated performance of thrust at 14 $$\mu N$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mi>N</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> and specific impulse of 140 s were measured. The prototype thruster demonstrates how various electrospray emitters could be combined into a multimodal system to provide flexibility and adaptability in providing effective thrust for small satellites.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».