La propulsión eléctrica de emisión de campo ( FEEP , por sus siglas en inglés) es un concepto avanzado de propulsión espacial electrostática, una forma de propulsor de iones que utiliza un metal líquido como propulsor, generalmente cesio , indio o mercurio .
Un dispositivo FEEP consta de un emisor y un electrodo acelerador. Entre ambos se aplica una diferencia de potencial del orden de 10 kV, lo que genera un fuerte campo eléctrico en la punta de la superficie metálica. La interacción de la fuerza eléctrica y la tensión superficial del metal líquido genera inestabilidades superficiales, que dan lugar a conos de Taylor en la superficie líquida. A valores suficientemente altos del campo aplicado, los iones se extraen de la punta del cono mediante evaporación de campo o mecanismos similares, que luego se aceleran eléctricamente a altas velocidades, generalmente 100 km/s o más.
Debido a su empuje muy bajo (en el rango de micronewton (µN) a milinewton (mN), los propulsores FEEP se utilizan principalmente para el control de actitud de microradianes y micronewtons en naves espaciales , como en la nave espacial científica ESA/NASA LISA Pathfinder . El propulsor FEEP también estaba programado para su instalación en la nave espacial Gravity Field y Steady-State Ocean Circulation Explorer , [1] pero en su lugar se utilizó el propulsor de iones Gridded . [2] El primer propulsor FEEP operado en el espacio fue el IFM Nano Thruster, puesto en servicio con éxito en la órbita terrestre baja en 2018. [3]
La propulsión eléctrica por emisión de campo (FEEP) es un método de propulsión electrostática basado en la ionización de campo de un metal líquido y la posterior aceleración de los iones por un fuerte campo eléctrico.
FEEP es actualmente objeto de interés en la comunidad científica, debido a sus características únicas: rango de empuje sub- μN a mN , capacidad de encendido/apagado casi instantáneo y capacidad de regulación de alta resolución (mejor que una parte en 10 4 ), que permite una modulación precisa del empuje tanto en modo continuo como pulsado. [4] Actualmente, la base de referencia para misiones científicas a bordo de satélites sin arrastre , este sistema de propulsión también se ha propuesto para el control de actitud y el mantenimiento de la órbita en constelaciones y satélites comerciales pequeños.
Este tipo de propulsor puede acelerar una gran cantidad de diferentes metales líquidos o aleaciones. El mejor rendimiento (en términos de eficiencia de empuje y relación potencia-empuje) se puede obtener utilizando metales alcalinos de alto peso atómico, como cesio ( Cs , 133 amu) y rubidio ( Rb , 85,5 amu). Estos propulsores tienen un potencial de ionización bajo (3,87 eV para Cs y 4,16 eV para Rb), bajo punto de fusión (28,7 °C para Cs y 38,9 °C para Rb) y muy buenas capacidades de humectación.