MATI

Obiettivi principali del progetto

Il progetto MATI (Maturazione Tecnologie Innovative per la Propulsione Spaziale) rappresenta un'iniziativa strategica finanziata nell'ambito del Programma Nazionale di Ricerche Aerospaziali (PRO.R.A.), specificamente dedicata all'avanzamento dei sistemi propulsivi elettrici di nuova generazione. L'obiettivo cardine del progetto MATI risiede nella maturazione tecnologica di soluzioni propulsive dirompenti, mirate a superare i limiti dei sistemi attuali per abilitare nuove tipologie di missioni spaziali. L'attenzione si concentra in particolare su tre architetture fondamentali. La prima riguarda i propulsori MagnetoPlasmaDinamici (MPD), destinati ad applicazioni ad alta potenza per missioni interplanetarie e di esplorazione profonda, dove è fondamentale gestire l'efficienza di ionizzazione e l'erosione dei componenti. In secondo luogo, il progetto punta con decisione sulla tecnologia ABEP (Air-Breathing Electric Propulsion), una soluzione rivoluzionaria per satelliti in orbita molto bassa (VLEO) che permette di raccogliere e utilizzare i gas atmosferici residui come propellente, eliminando la necessità di stoccare massa a bordo e garantendo una durata operativa virtualmente illimitata. Infine, il progetto si dedica alla tecnologia Helicon Plasma Thruster (HPT), che promette un design semplificato e un'elevata versatilità operativa per il controllo orbitale.

Attività CIRA nel progetto

Il CIRA svolge un ruolo di primo piano nel progetto attraverso l'integrazione di modellistica numerica avanzata, progettazione dell'hardware e potenziamento delle capacità sperimentali di test. Una parte significativa dell'impegno del CIRA è dedicata allo sviluppo di strumenti di progettazione proprietari, come dimostrato dal design preliminare di un propulsore ionico a griglia (GIT) da 150W alimentato ad Argon. Questo lavoro ha comportato la validazione di uno strumento numerico dedicato che combina formule analitiche con il metodo degli elementi finiti per il magnetismo (FEMM), al fine di ottimizzare le prestazioni del propulsore che utilizzi come propellente una delle specie presenti nell’atmosfera in VLEO. Oltre alla linea ABEP, il CIRA ha completato la progettazione preliminare di un propulsore MPD da 4,5 kW e di un propulsore Helicon (CHUBO1000) in collaborazione con l’Università di Bologna e attualmente pronto per la produzione. A supporto di questi sviluppi, il CIRA sta aggiornando le proprie strutture per il vuoto esistenti (MSVC e SSVC) e guidando la progettazione della LSVC (Large Scale Vacuum Chamber). Questo nuovo simulatore su larga scala sarà fondamentale per testare propulsori ad alta potenza superiori a 25 kW e per simulare le specifiche condizioni ambientali richieste dai test di propulsione air-breathing.

Informazioni generali sul progetto

Programma di Finanziamento: PROgramma Nazionale di Ricerche Aerospaziali (PRO.R.A.) 

Data di inizio: 15/03/2022; Data di chiusura: 15/03/2031

Ente coordinatore: CIRA

Partners: Università di Bologna

Contatto CIRA: Francesco Battista, f.battista@cira.it