¿Para qué sirve esta pequeña fuente de plasma azul brillante junto al propulsor de efecto Psyche's Hall? ¿Qué hace y por qué se curva y se conecta el plasma?

Es el cátodo emisor de electrones huecos que se utiliza para producir el plasma. Los electrones se mueven dentro de un campo eléctrico y magnético, por lo que se mueven en una trayectoria circular. Los electrones están golpeando átomos emitiendo la luz azul. Entonces el camino de los electrones es visible.

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Psyche en realidad usará propulsores Hall, no propulsores iónicos, pero comencé con propulsores iónicos porque los propulsores Hall son mucho más difíciles de explicar. Los propulsores Hall no usan rejillas de alto voltaje, pero usan una descarga de electrones para producir el plasma. En este caso, el cátodo hueco está fuera del propulsor y el colector de electrones (¿recuerdas que se llama ánodo?) está dentro. Los electrones son muy ligeros y rápidos, y toda la energía que aplicamos iría directamente a la corriente de electrones que fluye hacia el ánodo y el brillo azul si eso fuera todo lo que hiciéramos. En su lugar, aplicamos un campo magnético para obligar a los electrones a moverse en órbitas circulares alrededor del centro del propulsor. El campo magnético impide el movimiento de electrones hacia el ánodo, lo que permite que los iones que se generan en esta descarga sean acelerados por el campo entre el ánodo y el cátodo. Los iones son demasiado masivos para verse afectados por el débil campo magnético y salen disparados del canal para formar el haz y generar empuje. Este movimiento circular de electrones es la razón por la que los propulsores Hall tienen ese canal anular lleno de plasma brillante que se ve en todas las fotos de estos propulsores. Dado que la aceleración ocurre dentro del plasma, los iones pueden arrastrar consigo suficientes electrones de la descarga para neutralizar automáticamente la acumulación de carga que describí anteriormente para los propulsores de iones.

Un propulsor Hall utiliza una descarga de electrones para crear un plasma, una colección casi neutra de iones y electrones positivos, similar a lo que sucede en una lámpara fluorescente.

El propulsor incluye un cátodo hueco (electrodo negativo), colocado fuera del cuerpo del propulsor, y un ánodo (electrodo positivo) colocado dentro de una cámara de descarga en forma de anillo. Si estos electrodos fueran todo lo que había, la potencia aplicada al propulsor simplemente generaría una corriente de electrones que fluiría del cátodo al ánodo, emitiendo un brillo azul en el camino. En cambio, un propulsor Hall aplica un campo magnético dirigido radialmente a través de su canal de descarga.

Los electrones emitidos por el cátodo son muy ligeros y rápidos. Entonces, este campo magnético impide el flujo de electrones hacia el ánodo, obligándolos a moverse en órbitas circulares alrededor de la línea central del propulsor. Los iones de xenón positivos que se generan dentro de la cámara de descarga aceleran hacia la nube de electrones que circulan, pero estos iones son demasiado masivos para verse afectados por el débil campo magnético. Así que se disparan directamente en un haz, arrastrando electrones a lo largo del camino. La eyección de ese material a alta velocidad crea empuje. No es mucho empuje, equivalente al peso de unas pocas monedas de veinticinco centavos, pero aplicado de manera constante durante meses, es suficiente para hacer que la nave espacial se acelere.

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