Nel loro insieme i corsi di Propulsione Aerospaziale, Endoreattori e Propulsori Astronautici intendono dare allo studente una formazione approfondita sulle modalità di locomozione nello spazio, fornendo le nozioni di base della meccanica del volo spaziale, descrivendo le principali missioni spaziali e illustrando in dettaglio le caratteristiche dei propulsori necessari. In particolare, il corso di propulsori astronautici illustra i principali metodi per la propulsione spaziale in impieghi avanzati, con particolare riferimento alla propulsione elettrica. Vengono presentati i principali metodi per la generazione di spinta nello spazio mediante l'accelerazione elettrotermica, elettrostatica o elettromagnetica di un propellente e descritti i più importanti propulsori elettrici attualmente realizzati o in via di sviluppo.

Conoscenza dei principi di funzionamento dei principali propulsori astronautici, delle loro caratteristiche costruttive, prestazioni e campi di impiego.

Termodinamica e meccanica di base. Fisica (Elettrologia). Propulsione aerospaziale.

Richiami di propulsione aerospaziale: spinta, impulso specifico, equazione del razzo. Classificazione dei propulsori elettrici. Richiami di elettromagnetismo: campi elettrici statici, corrente elettrica, campi magnetici, campi elettromagnetici dipendenti dal tempo, equazioni di Maxwell. Processi di ionizzazione di gas: gas monoatomici, equazione di Saha, gas biatomici, miscele di gas. Conducibilità elettrica: collisioni tra particelle atomiche, conducibilità in presenza ed assenza di urti, parametro di Hall. Accelerazione elettrotermica dei gas: entalpia di un gas ad alta temperatura, perdite per flusso congelato. Particolarità costruttive di resistogetti. Scarica elettrica in mezzo gassoso: arco elettrico, fenomeni di instabilità e metodi di stabilizzazione, modelli di trasmissione del calore. Propellenti e particolarità costruttive di arcogetti. Accelerazione elettrostatica: legge di Child. Produzione di ioni per bombardamento elettronico e radiofrequenza. Accelerazione di ioni e griglie acceleratrici. Neutralizzazione del fascio di ioni. Prestazioni e particolarità costruttive di propulsori a ioni. Propulsori FEEP. Equazioni della magnetogasdinamica stazionara: flusso unidimensionale e fenomeni di choking, limitazioni pratiche ed effetti della geometria dei campi EM. Flussi a bassa densità e conducibilità tensoriale: propulsori a effetto Hall. Campi magnetici autoindotti. Ionizzazione. Propulsori magnetoplasmadinamici: modello magnetogasdinamico e altri modelli descrittivi, caratteristiche costruttive. Propulsori non stazionari a funzionamento pulsante: descrizione, caratteristica elettrica, modelli di accelerazione, efficienza. Prestazioni e descrizione di propulsori PPT (Pulsed Plasma Thrusters). Generatori di potenza. Vele solari. Propulsori avanzati.

Esercitazioni di carattere numerico per la scelta del sistema propulsivo per diverse classi di missioni spaziali. Esercitazioni di carattere numerico per il calcolo di prestazioni di propulsori elettrotermici, di propulsori a ioni, e di propulsori elettromagnetici.

a) Testo di riferimento per il corso:
R. G. Jahn, Physics of Electric Propulsion, Prima Edizione,
McGraw-Hill, New York, NY, 1968.
b) Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:
Articoli tratti da riviste consigliati dal docente.

L'esame è orale. Consiste in due o tre domande, relative al programma del corso, poste ad ogni candidato e sviluppate attraverso la discussione o lo svolgimento di brevi calcoli con una durata complessiva di circa 30 minuti.