Dissertação
{en_GB=A Survey of Modern and Future Space Propulsion Methods} {} EVALUATED
{pt=A presente tese é o resultado de uma pesquisa de métodos de propulsão espacial, no contexto de uma rápida missão tripulada a Marte. Os recursos de diferentes tecnologias (tecnologias químicas, não químicas e avançadas de propulsão) foram explorados de forma a conseguirmos identificar as principais tendências, e avaliar o nível de desenvolvimento de cada uma delas. A partir da literatura consultada, encontrámos "valores típicos" da relação impulso / peso de cada uma das diferentes tecnologias de propulsão. Adicionalmente comparámos os dois resultados para estabelecer, por fim, novos "valores típicos". Para isso, foi criada uma base de dados com informação obtida através da "Web of Science" e do repositório da NASA. No total foram identificados 249 sistemas de propulsão espacial. A partir das informações reunidas na base de dados, conseguimos desenvolver 17 gráficos. Em cada um deles delineámos o impulso específico e a relação impulso / peso, de acordo com os diferentes parâmetros dos sistemas de propulsão de cada tecnologia. Os resultados demostram que a propulsão química é a tecnologia mais avançada, sendo porém limitada por desempenhos de impulso baixos. A propulsão não química oferece um desempenho mais desenvolvido em comparação às tecnologias químicas. Não obstante, demonstrou ter um baixo nível de desenvolvimento nos sistemas de propulsão térmica nuclear e baixos valores de impulso / peso da propulsão elétrica. Já as tecnologias avançadas de propulsão revelaram estar ainda longe das atuais capacidades tecnológicas. O desenvolvimento deste tipo de sistemas permitiria cenários de missões espaciais inacessíveis no contexto das tecnologias atuais. , en=This thesis is the result of a survey of space propulsion methods, in the context of a fast manned mission to Mars. The capabilities of different technologies (chemical, non-chemical and advanced propulsion technologies) are explored to identify trends and evaluate their level of maturity. From the accessed literature, "rules of thumb" were found regarding the specific impulse and thrust-to-weight ratio of different propulsion technologies. Additionally, we compared both results in order to establish new "rules of thumb". To accomplish this, a database was made with data found in the "Web of Science" and in the NASA repository. A total of 249 space propulsion systems were identified, of which, 133 were chemicals, 90 non-chemicals and 23 advanced propulsion systems. With the information gathered in the database we were able to produce 17 scatter plots. These plotted the specific impulse and the thrust-to-weight ratio as a function of different propulsion systems parameter of the different technologies. The results show that chemical propulsion is the more mature technology, however it is limited to low specific impulse performances. Non-chemical propulsion offers improved performance over chemical systems, but low maturity level of nuclear thermal propulsion systems and low thrust-to-weight ratio of electrical propulsion. Advanced propulsion technologies revealed to be too far from present technological capabilities. The development of these systems would enable space missions scenarios unreachable with present technologies.}
novembro 28, 2019, 11:0
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