Revisión de propelentes alternativos en propulsores Hall

Los propulsores Hall, el tipo más común de sistema de propulsión eléctrica, suelen usar xenón como propelente, dada su inerticidad, su capacidad para ser almacenado a alta densidad bajo presión, y la buena relación empuje-potencia junto con un alto impulso específico en comparación con la propulsión química. Sin embargo, el número de satélites que utilizan unidades de propulsión eléctrica y, en particular, propulsores Hall está aumentando drásticamente, lo que genera una presión sobre la disponibilidad de propelente de xenón en el contexto de un mercado volátil de gases nobles. Este fenómeno se observa con el amanecer de grandes constelaciones de satélites y la acelerada tasa de lanzamiento de unidades de satélites, la mayoría de las cuales ahora utilizan un propulsor Hall como su sistema de propulsión principal. Existen alternativas al xenón en forma de otros gases nobles, propelentes moleculares y elementos condensables. Estos propelentes ofrecen ciertas ventajas en términos de escenarios de misión específicos o para ciertos tamaños de sistema de propulsión. Este documento representa una revisión de las alternativas al propelente convencional de xenón para propulsores Hall, proporcionando un estudio comparativo de las alternativas más viables. Se describen diversas consideraciones sobre el uso de propelentes alternativos, y se compila una base de datos completa del rendimiento de los propulsores Hall medido experimentalmente para emparejar el rendimiento medido utilizando varios propelentes con los resultados de una estimación teórica del rendimiento del propelente.