Vers la prochaine génération de propulseurs à plasma
Les moteurs ioniques utilisent l'énergie électrique pour créer des particules chargées du combustible, en général du gaz xénon, et les amener à des vitesses très élevées. La vitesse d'échappement des moteurs de fusée conventionnels est limitée à l'énergie chimique stockée dans les liants moléculaires du combustible. Les moteurs ioniques, par contre, sont en principe limités par l'énergie électrique disponible sur l'engin spatial, mais en pratique sont beaucoup plus efficaces que ceux à énergie chimique. Plus précisément, les propulseurs à hélicon sont à la frontière des systèmes de propulsion ionique. Ils fonctionnent avec divers types de propergol et ont une durée de vie plus longue comparé aux propulseurs conventionnels. Des scientifiques ont initié le projet HPH.COM (Heliconplasmahydrazine.COmbinedMicro) en vue de concevoir un nouveau propulseur à plasma fondé sur la technologie à radiofréquence d'hélicon. Grâce à un financement de l'UE, les chercheurs ont étudié son application à un mini satellite pour permettre une mission de démonstration à faible coût. Leur étude de faisabilité couvrait également la possibilité de développer un propulseur double mode combiné pour à la fois le contrôle orbital et d'altitude. Il combinait un mode plasma, à rendement élevé et faible propulsion et un mode hydrazine à faible rendement et propulsion élevée. À cet effet, les partenaires de HPH.COM ont développé des outils de simulation plasma dédiés permettant d'effectuer une analyse détaillée des phénomènes physiques complexes. Les modèles numériques, couplés à une expérimentation intensive, ont abouti à une technologie hélicon innovante offrant une efficacité d'ionisation très supérieure à celle des sources de plasma d'hélicon conventionnelles. Le modèle d'ingénierie des propulseurs a été testé dans trois laboratoires séparés afin de réduire le temps de développement. Enfin, une maquette de mini satellite a été conçue et fabriquée pour prouver la faisabilité de la nouvelle technologie qui sera démontrée en vol. Sa structure est modulaire et facile à monter et à démonter et elle s'adapte aussi à tout type de véhicule de lancement. Grâce à sa longue durée de vie et sa capacité à fonctionner avec un large éventail de gaz, la technologie theHPH.COM devrait présenter un intérêt pour diverses missions spatiales, notamment l'observation de la Terre et les télécommunications. Combinant rendement élevé et faible coût, le nouveau propulseur au plasma est bien placé pour stimuler la compétitivité de l'industrie spatiale européenne.
Mots‑clés
Propulseurs à plasma, moteurs de fusée, moteurs ioniques, engin spatial, gaz xénon, propulseurs à hélicon
