Technologies spatiales: vers un nouveau type de propulseur à plasma

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.


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.