On a du nouveau sur les propulseurs magnétiques du futur
Les propulseurs radiofréquences à tuyères magnétiques, parfois appelés propulseurs hélicoïdaux, sont considérés comme les propulseurs du futur. Ils présentent un très grand potentiel et peuvent mener le voyage spatial vers une nouvelle ère. Ils canalisent et accélèrent le plasma pour permettre aux engins spatiaux de générer une poussée. Pourtant, cette technologie, bien que prometteuse, est encore imparfaite. Les scientifiques se sont heurtés notamment au problème du « détachement du plasma ».
Les scientifiques ont depuis longtemps cherché des solutions à ce phénomène. Un groupe de chercheurs a alors récemment proposé une solution à ce problème. Il a suggéré que des ondes de plasma excitées spontanément pourraient optimiser le fonctionnement des propulseurs à plasma à tuyère magnétique.
Les détails de ces travaux de recherches ont été publiés dans la revue Scientific Reports le 5 décembre dernier.
Le problème du détachement du plasma empêche son transport
Les lignes de champ magnétique forment toujours des boucles fermées. Celles qui se trouvent à l’intérieur des buses magnétiques reviennent inévitablement vers la structure du propulseur. De ce fait, le flux de plasma doit être détaché de la tuyère magnétique du propulseur pour générer une poussée. Les ions dont le rayon gyroscopique est grand se détachent facilement. Cependant, les électrons, avec leur petite masse et leur petit rayon gyroscopique, sont fortement liés aux lignes de champ.
Ils génèrent alors un champ électrique qui tire les ions en arrière, réduisant la poussée nette à zéro. Rappelons que lorsque le plasma se dilate, il peut gagner ou perdre de l’énergie et de l’élan. Or, des ondes, des turbulences ou des forces électromagnétiques peuvent provoquer une perte de plasma. Cette perte de plasma dû aux ondes et aux turbulences au cours de son transport a toujours posé problème lors de son confinement dans les réacteurs de fusion thermonucléaire.
Les instabilités du plasma sont bénéfiques au propulseur magnétique
Un collège de chercheurs de l’université de Tohoku et de l’université nationale australienne a analysé de plus près les données des signaux de fluctuation de la densité du plasma et du champ électrique. Les chercheurs ont découvert que les ondes excitées spontanément entraînent un transport vers l’intérieur du champ transversal d’électrons magnétisés. Ces derniers se déplacent vers l’axe principal de la tuyère magnétique, neutralisant ainsi les ions qui se détachent.
Ce transport d’électrons vers l’intérieur est en fait bénéfique. Elle contribue notamment à réduire la divergence du faisceau de plasma en expansion. De ce fait, les instabilités du plasma contribuent à l’efficacité du propulseur radiofréquence à tuyère magnétique. Le professeur Kazunori Takahashi, l’auteur principal de cette étude, a affirmé que les résultats de leurs travaux ouvrent une nouvelle perspective sur le rôle des instabilités dans les plasmas. Ils espèrent qu’à terme, elles contribueront au développement de propulseurs plasmas radiofréquence à tuyère magnétique plus puissants.
SOURCE : PHYS
