Les propulseurs électriques de moyenne puissance atteignent de nouveaux sommets
Pour répondre aux demandes de déploiement de grands satellites de nouvelle génération, l’Europe s’est engagée à doter son industrie spatiale d’une solution de propulsion hautement compétitive et fiable. Le projet CHEOPS MEDIUM POWER, financé par l’UE, se concentre sur le développement d’un système de propulsion électrique (SPE) de moyenne puissance s’appuyant sur la technologie des propulseurs à effet Hall, qui devrait révolutionner la propulsion des engins spatiaux.
Élever les normes de performance
Dirigé par Safran Spacecraft Propulsion, le consortium entend mener un SPE bimode de moyenne puissance au niveau de maturité technologique (TRL) 6/7. «Nos activités consistent à perfectionner le système de sorte qu’il fonctionne efficacement à la fois en mode haute poussée pour le relèvement de l’orbite et en mode haute impulsion pour le maintien à poste, tout en garantissant une faible consommation de carburant et sa compatibilité avec les propergols au xénon et au krypton», explique Vanessa Vial, coordinatrice du projet. Les partenaires du projet entendent également réduire de 30 % les coûts totaux du SPE pour les satellites en orbite terrestre géostationnaire et les configurations de navigation géostationnaires. S’appuyant sur une vaste expérience, ils se concentrent sur des approches d’optimisation de design-to-cost (conception à coût objectif), sur la rationalisation des processus de production et sur l’amélioration des fonctionnalités des systèmes et sous-systèmes. Enfin, le projet entend améliorer les approches diagnostiques pour les essais au sol et les applications spatiales potentielles, afin de mieux comprendre comment les conditions terrestres affectent les performances du système.
Améliorations du système
Pour atteindre leurs objectifs, les partenaires du projet se concentrent sur des développements incrémentaux au niveau des systèmes et des sous-systèmes. «Cela devrait contribuer à améliorer la maturité de certains composants clés, à savoir l’unité de propulsion, l’unité de traitement de la puissance et le système de gestion des fluides, et de les mener au niveau TRL6/7 d’ici 2024», précise Vanessa Vial. Les efforts d’optimisation de l’unité de traitement de la puissance portent notamment sur la rationalisation de ses fonctions et la sélection de composants moins chers, mais tout aussi fiables. Le système de gestion des fluides intégrera des produits qualifiés pour l’espace disponibles sur le marché, ce qui lui permettra de prendre en charge un nombre variable de propulseurs par satellite. Qui plus est, l’unité de propulsion couvrira diverses missions dans le segment de marché cible, ce qui réduira considérablement le besoin de développer de nouveaux produits pour chaque mission.
Les activités du projet
Le projet a commencé par la conception d’un équipement flexible, qui peut s’adapter non seulement à l’architecture de référence, mais aussi à diverses missions. Cela a impliqué une analyse détaillée de la fiabilité ainsi que le calcul de l’équilibre entre les besoins en énergie, les rapports puissance/poussée et les compromis de performance nécessaires pour optimiser à la fois le relèvement de l’orbite et le maintien à poste. La deuxième phase a porté sur l’affinement des spécifications techniques du SPE de puissance moyenne, en exploitant les retours de grands intégrateurs de systèmes afin d’améliorer les capacités d’élévation de l’orbite et de maintien à poste. Des développements parallèles dans le domaine des diagnostics non intrusifs ont permis de mieux comprendre les performances et la dynamique interne des propulseurs, révélant des oscillations complexes et des rotations azimutales dans des conditions spécifiques. Le développement du logiciel Club Design et du code EP2PLUS-2 a respectivement facilité l’analyse du coût et les simulations précises du panache de plasma.
Faire franchir de nouvelles étapes aux propulseurs électriques de moyenne puissance
S’appuyant sur les succès de sa phase initiale, CHEOPS MEDIUM POWER entend renforcer la compétitivité de l’industrie spatiale européenne. «Nous avons pour ambition de proposer au monde un SPE qui développe une poussée et une impulsion spécifique élevées, tout en bénéficiant d’un allongement du cycle de vie. Cette conception innovante du SPE devrait répondre à la fois aux marchés traditionnels (les télécommunications et la navigation) et aux secteurs émergents», explique Vanessa Vial. CHEOPS MEDIUM POWER anticipe également les futures demandes du marché, cherchant à réduire les coûts non récurrents et récurrents au niveau de la conception, de la fabrication, des essais, de la qualification et des délais de livraison. «Nous nous attelons à rationaliser les processus de production afin de raccourcir les cycles de fabrication, d’améliorer la qualité, d’alléger la fabrication, d’accélérer les délais d’assemblage et d’améliorer la gestion des tolérances. Globalement, nous aspirons à transformer fondamentalement les pratiques de conception et de fabrication à long terme, augmentant ainsi la charge utile acceptable et les revenus générés», conclut Vanessa Vial.
Mots‑clés
CHEOPS MEDIUM POWER, relèvement d’orbite, maintien à poste, propulseur électrique de moyenne puissance, système de propulsion électrique, propulseur à effet Hall, Safran Spacecraft Propulsion