Development of Electromagnetic Codes to Analyze and Optimize Satellite Propulsion Systems and Communication Antennas

Gli apparati di comunicazione satellitare hanno dimostrato un ruolo essenziale nel fornire supporto tempestivo nella gestione di situazioni di emergenza. La loro efficacia richiede elevate precisioni di mappatura e di puntamento riferite al controllo d'assetto, mentre richiedono antenne con elevato guadagno, larghezza di banda e riconfigurabili in riferimento alle comunicazioni. Un propulsore elettrico al plasma di tipo Helicon è in grado di soddisfare i requisiti di mappatura e puntamento garantendo un controllo d'assetto di estrema precisione, mentre i requisiti pertinenti al sistema di comunicazione possono essere soddisfatti da una versione ottimizzata delle attuali antenne, o da una antenna innovativa basata sulle antenne al plasma. In questo lavoro di ricerca sono stati sviluppati diversi codici, computazionalmente efficienti, pensati come strumenti di analisi, progettazione e ottimizzazione per propulsori al plasma Helicon e per sistemi di comunicazione avanzati. Il lavoro presentato in questo documento progredisce dalla definizione dei requisiti fino ad una descrizione dettagliata dei singoli codici: SPIREs un solutore elettromagnetico nel dominio della frequenza per plasmi magnetizzati, WAVEQM un solutore delle condizioni di equilibrio per sorgenti di plasmi in radiofrequenza, il codice particellare PARTYWAVE, e un codice per la progettazione di antenne basato sul Metodo dei Momenti. L'accuratezza numerica dei singoli codici è stata verificata, ed essi sono stati validati con test significativi da un punto di vista fisico.