[News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

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Isabelle
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[News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par Isabelle » 20/11/2014 - 0:00:05



© 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 « 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 et à consommation de carburant très réduite.

La propulsion spatiale électrique, ou propulsion à plasma, qui permet la propulsion des satellites et des sondes interplanétaires, est aujourd'hui à un tournant de son histoire avec la mise en service prochaine de satellites de télécommunication « tout électrique ». Le remplacement des propulseurs chimiques par des propulseurs électriques (dans lesquels la poussée est assurée en extrayant et en accélérant les ions positifs issus d’un plasma à haute densité) apporte un gain substantiel en masse 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 possible par la mise au point, au cours de la dernière décennie, de propulseurs de seconde 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 que des expériences viennent d’être conduites au laboratoire de propulsion électrique de l'Agence Spatiale Européenne aux Pays-Bas par une équipe de l’Institut de combustion, aérothermique, réactivité et environnement (ICARE, CNRS). Les chercheurs ont fait fonctionner le propulseur à plasma expérimental PPS-Flex à champ magnétique 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 des surfaces et sur la forme du champ magnétique, les chercheurs sont parvenus à produire et à accélérer le plasma à l'extérieur du réacteur, c’est-à-dire dans le vide, 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 et de la limite en puissance. 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 en configuration « sans parois » à l'ESA. Le plasma forme un tore lumineux détaché du moteur.
Source: CNRS/INSIS

Victor
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par Victor » 20/11/2014 - 8:33:24

J'aime assez cette idée de technologies plasma électrique c'est un concept d'avenir,
maintenant la grosse question ça reste la source d'énergie, même avec des panneaux solaires,
elle est avec une espérance de vie limitée lorsque la sonde est au de-là de l'orbite de Mars
En ce qui concerne la recherche en sciences, Je dirais : Cherche encore !

redo_fr
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par redo_fr » 20/11/2014 - 9:52:18

À court et moyen terme, le recours à des réacteurs nucléaires type radio-isotopiques http://fr.wikipedia.org/wiki/Propulsion_radioisotopique sera nécessaire, comme source d'énergie, je pense .
À plus long terme, la solution sera sans doute les réacteurs à fusion, si on arrive à les mettre au point ;-)

D'un point de vue "design", je trouve personnellement que ce moteur ressemble fortement aux moteurs que l'on voit dans les films d'anticipation/S-F, la science rejoint une fois de plus la fiction :-)

Zplay
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par Zplay » 20/11/2014 - 12:15:44

Ça ressemble à quoi le carburant d'un propulseur à plasma ?

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buck
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par buck » 20/11/2014 - 12:26:24

a une bonbonne de gaz
"Le soleil, avec toutes ces planetes qui gravitent sous sa gouverne, prend encore le temps de murir une grappe de raisin, comme s'il n'y avait rien de plus important. " Galilee

kace
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par kace » 20/11/2014 - 14:05:16

Zplay a écrit :Ça ressemble à quoi le carburant d'un propulseur à plasma ?
C'est pas vraiment du "carburant" : en fait, il faut une source d'énergie électrique (ex : panneau solaire ou énergie nucléaire) et de la matière facile à mettre sous forme de plasma, donc typiquement un gaz dans une bonbonne : on l'ionise pour le transformer en plasma, et on l'accélère avec des champs électriques / magnétiques pour l'éjecter très vite. La force de recul (action / réaction) vient de la conservation de la quantité de mouvement : à masse de gaz donnée, plus on l'éjecte vite, plus la poussée est importante et donc plus on économise en masse (et à 100 000€ / kg en orbite, c'est bien d'économiser des kgs) ...
Idéalement, il faudrait un accélérateur de particules, mais c'est trop gros et gourmand en énergie, donc le moteur à plasma est un bon compromis : poussée / kg de matière bien supérieure à un réacteur traditionnel (moteur-fusée), tout en ayant un rendement énergetique raisonnable.

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QJ
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par QJ » 20/11/2014 - 16:18:30

La propulsion électrique des satellites est bien entendu un enjeux commercial stratégiques pour les sociétés spatiales européennes.
Sans exceptions ! Ne pas s'adapter c'est mourir.
Quand on traque le moindre gramme de surplus, à la limite de nos connaissances en physique, c'est le genre de rupture technologiques qui peut faire gagner (très) gros. :bon:

Je suis content de voir que l'Europe, qui avait du retard, commence à aller beaucoup plus loin maintenant.
Pas de parois, équivaut à un gain de poids et si en plus on gagne en puissance, voilà qui va exciter les appétits industriels.
L'équipe du GREM³, ce sont vraiment des champions en modélisation et prototypage, je leur tire mon chapeau bien bas.

Mais permettez-moi de doucher un peu l'enthousiasme: Point de chiffres ! :gueule:
Je ne peux pas me contenter de les entendre dire que c'est mieux. Je me doute bien mais...
J'aurais aimé avoir quelques informations chiffrées.
Je vais chercher... Par moi-même... :pfff: ;)

Pour information :
Le PPS-1350 (SMART-1) c'est 88 Nm pour un poids de 5,30 Kg.
Le moteur GREM³ ?

Sinon, pour comprendre de quoi on parle : http://youtu.be/NuD45TkfpmQ
L'esprit c'est comme un parachute: s'il reste fermé, on s'écrase. -Franck Vincent Zappa-

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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par cisou9 » 20/11/2014 - 17:11:47

_____________ :+1:
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par cisou9 » 20/11/2014 - 17:13:46

buck a écrit :a une bonbonne de gaz
:_salut: Salut Buck, ça fait une éternité qu'on ne t'a pas vu !!!
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par buck » 21/11/2014 - 8:24:02

Salut Cisou
En effet, un peu de recul par rapport au forum, et puis enormement de taf 2 gros projet dont un si ca marche vous aurez d'ici un an en gros une annonce en avant premiere je pense (si je suis autorise)
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par bongo1981 » 21/11/2014 - 10:11:18

ouh là là
Ca concerne le monde de l'électronique et des nanotechno ? :bon:

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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par buck » 21/11/2014 - 10:28:27

pas des nanos ;) la micro suffit largement, meme si un passage au graphene pour ce que je fais serait sympa, mais mes superieurs ne veulent pas pour l'instant ;)
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par bongo1981 » 21/11/2014 - 10:31:27

Ah, c'est un supra à haute température :D

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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par buck » 21/11/2014 - 10:36:04

:D ca serait bien ca aussi :-)
Un TSV en materiaux supra ca serait cool ca a la place du tungsten (pour nous pour lÄinstant, Cuivre dans qq annees) on monterait plus haut en frequence, par contre l'effet d'antenne ...
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par Bap2703 » 22/11/2014 - 15:26:27

Des TSV supra ? C'est côté bruit que ça pourrait être intéressant mais j'imagine pas le bazar, faudrait graver autour et y faire le vide.

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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par buck » 22/11/2014 - 18:09:50

ben un TSV (through silicon via) est deja un trou ;) il suffit de le remplir, ca sert a connecter les 2 faces d'une puce voir de connecter plusieurs puces entre elles
Je m'en sert pour connecter une face photodiode a une face circuiterie cmos
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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par Victor » 28/11/2014 - 22:55:59

En y réfléchissant sur ce ce propulseur comment écrit-on ?
L'équation de conservation des quantités de mouvements
entre un jet de particules qu'on peut supposer relativistes
et un objet classique en mouvement qui avance à cause ce jet relativiste
En ce qui concerne la recherche en sciences, Je dirais : Cherche encore !

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Re: [News] Technologies spatiales : vers un nouveau type de propulseur à plasma

Message par bongo1981 » 02/12/2014 - 15:54:41

Je ne suis pas sûr que la vitesse d'éjection du gaz ionisé soit relativiste.

D'après l'équation de Tsiolkovski et les données que l'on a sur la mission Deep Space 1, a priori, la vitesse des gaz est de 30 km/s, à comparer à quelques km/s pour les ergols classiques.

Ceci dit, l'équation reste la même qu'en mécanique classique avec le facteur gamma de Lorentz.

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