Le propulseur à plasma remplace le moteur des fusées ordinaires

L’objectif d’améliorer le rendement des fusées spatiales a conduit les chercheurs à expérimenter de nombreuses approches. Récemment, des ingénieurs ont opté pour des fusées fonctionnant à l’énergie plasmique, car de meilleurs résultats ont été notés durant les essais. Concrètement, deux concepts ont été développés et sont confrontés pour trouver lequel propose une meilleure poussée et de faibles contraintes structurelles.

Le dispositif alimenté au plasma mesure moins d’un centimètre de diamètre et élimine les parois entourant le propergol plasma pour créer des configurations de propulseur innovantes. Cependant, il a fallu résoudre le problème de dispersion du panache de poussée pour améliorer le rendement du dispositif et la vitesse de propulsion.

Jacob Simmonds, étudiant diplômé du département de génie mécanique et aérospatial de l’Université de Princeton, a été le principal acteur des recherches. Les recherches des expérimentations figurent dans la revue Applied Physics Letters.

Le propulseur Hall sans mur, un concept innovant

Cette approche diminue l’érosion des canaux créés par les interactions plasma-paroi qui limitent la durée de vie des propulseurs à effet Hall annulaires. Toutefois, bien que les moteurs à effet Hall sans mur puissent minimiser la dégradation des canaux, ils sont confrontés au problème de la divergence du panache de poussée du plasma.

Une fusée alimentée par plasma conçue pour l'exploration de l'espace lointain
Crédit : SciTechDaily

Pour réduire ce problème, une innovation clé sur le nouveau système sans paroi sous la forme d’une électrode segmentée concentrique a été installé. Cette approche contribue non seulement à intensifier la poussée de la fusée, mais supprime également le hoquet des plasmas de propulseurs Hall de petite taille.

La divergence du panache, un problème déjà résolu

Le nouveau dispositif aide à surmonter le problème des propulseurs à effet Hall sans mur, mais contribue peu à la poussée de la fusée. À cet effet, des améliorations sur l’électrode segmentée ont été effectuées, détournant une partie du courant électrique de l’électrode standard haute tension du propulseur. Il s’ensuit un rétrécissement du plasma et une amélioration de la focalisation du panache.

Cet effet est obtenu en changeant les directions des forces à l’intérieur du plasma, en particulier celles du xénon ionisé que le système accélère pour propulser la fusée. Par ailleurs, ces développements ont augmenté la densité de la poussée en façonnant davantage le panache en un volume réduit.

« En bref, les propulseurs Hall sans mur, tout en étant prometteurs, ont un panache non focalisé en raison de l’absence de murs de canal. Nous devions donc trouver un moyen de concentrer le panache pour augmenter la poussée et l’efficacité et en faire un meilleur propulseur global pour les engins spatiaux. »

Jacob Simmonds, étudiant diplômé du département de génie mécanique et aérospatial de l’Université de Princeton

SOURCE : SCITECHDAILY

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