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Posté par Isabelle le Jeudi 20/11/2014 à 00:00
Technologies spatiales: vers un nouveau type de propulseur à plasma

© ICARE, CNRS
Vers un nouveau type de propulseur à plasma "sans parois"

Des chercheurs de l'Institut de combustion, aérothermique, réactivité et environnement (ICARE, CNRS) ont mis au point un propulseur à plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les grandes étoiles à...) "sans parois". Cette nouvelle configuration a été testée avec succès fin octobre à l'ESA. Elle permettrait de développer des propulseurs électriques à très longue durée de vie (La vie est le nom donné :) et à consommation de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) très réduite.

La propulsion spatiale (Cet article présente le concept de propulsion spatiale, c'est-à-dire tout système permettant de déplacer un véhicule spatial que ce soit du sol vers l'espace ou bien directement dans...) électrique, ou propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie fournie par le milieu extérieur ou par un moteur.) à plasma, qui permet la propulsion des satellites (Satellite peut faire référence à :) et des sondes interplanétaires, est aujourd'hui à un tournant de son histoire avec la mise en service prochaine de satellites de télécommunication "tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) électrique". Le remplacement des propulseurs chimiques par des propulseurs électriques (dans lesquels la poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) est assurée en extrayant et en accélérant les ions positifs issus d'un plasma à haute densité) apporte un gain substantiel en masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à...) de carburant et permet ainsi une réduction significative du coût d'un lancement.

Cette véritable révolution dans le domaine des technologies spatiales a été rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D...) possible par la mise au point (Graphie), au cours de la dernière décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix » et annus « année.), de propulseurs de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une...) génération, plus puissants que leurs prédécesseurs. De nombreuses recherches sont actuellement en cours pour améliorer encore les capacités des propulseurs.


© ICARE, CNRS
Propulseur de Hall PPS-Flex avant son installation dans le moyen d'essais CORONA de l'ESA

C'est dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de...) que des expériences viennent d'être conduites au laboratoire de propulsion électrique ( Propulsion électrique (spatial) Propulsion électrique des navires ) de l'Agence Spatiale Européenne (L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est une agence spatiale intergouvernementale fondée le 31 mai 1975. Elle est chargée de la...) aux Pays-Bas par une équipe de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.), aérothermique, réactivité et environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec...) (ICARE, CNRS). Les chercheurs ont fait fonctionner le propulseur à plasma expérimental PPS-Flex à champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité...) ajustable, conçu par l'équipe GREM3 du Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie (LAPLACE, CNRS/Université Toulouse 3/INP Toulouse) via un financement du CNES, dans une configuration inédite.

En jouant sur la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le...) des surfaces et sur la forme du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique, les chercheurs sont parvenus à produire et à accélérer le plasma à l'extérieur du réacteur (Un réacteur peut désigner :), c'est-à-dire dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.), tout en maintenant un rendement élevé. Cette nouvelle configuration fait disparaître les interactions entre le plasma et les parois qui sont à l'origine de l'usure du moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une énergie (éolienne,...) et de la limite en puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :). Les propriétés de cette configuration "sans parois" laissent ainsi entrevoir le développement d'un propulseur à très longue durée de vie et à consommation de carburant encore réduite.


© ICARE, CNRS
Propulseur de Hall PPS-Flex en tir avec du xénon (Le xénon est un élément chimique, de symbole Xe et de numéro atomique 54. Le xénon est un gaz noble, inodore et incolore. Dans une lampe à...) en configuration "sans parois" à l'ESA. Le plasma forme un tore (Le terme tore a essentiellement deux acceptions distinctes, suivant les usages :) lumineux détaché du moteur.

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Source: CNRS/INSIS
 
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