Méthodes de propulsion spatiale/Propulsion ionique

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Propulsion ionique
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DANS UN MOTEUR À IONS, le « carburant » n’est pas brûlé mais ionisé, plus précisément il prend la forme d'un gaz ionisé qu'on appelle un "plasma" : on enlève un électron à chaque atome. Ces atomes alors "amputés" d'un électron sont appelés des ions ; ils sont ensuite soumis à un champ électromagnétique produit par deux grilles chargées électriquement, l'une positive et l'autre négative, ce qui les fait accélérer. Enfin ils sont expulsés, faisant ainsi avancer la sonde.

Vu la très faible poussée fournie par le flux ainsi éjecté (malgré sa très grande vitesse), afin d'éviter toute dispersion anarchique qui se traduirait alors par une "pollution électronique" du véhicule ou un retour du flux ionisé (de charge positive) attiré par la grille négative dans le moteur, des électrons sont injectés au flux en sortie de tuyère à l'aide d'un canon à électrons. Cela rétablit la stabilité électronique du plasma initial et facilite sa dispersion.

Le xénon est utilisé comme carburant.

L'énergie électrique nécessaire à l'ionisation du carburant est obtenue avec des panneaux solaires mais on pourrait aussi l'obtenir avec des réacteurs nucléaires.

FIGURE 1 : Prototype de moteur à ions du JPL de la NASA en 2007. On reconnaît la couleur bleue caractéristique.

Le grand avantage des moteurs ioniques est qu'à la différence d'un moteur thermodynamique, on n'embarque que le « carburant » (le xénon) au lieu d'embarquer du carburant et du comburant. De plus, une petite quantité suffit à produire une poussée suffisante.

En effet, les moteurs de fusée thermodynamiques fournissent en peu de temps une poussée importante mais en utilisant de grandes quantités de carburant et de comburant. Les réserves de carburant et de comburant elles-mêmes doivent être propulsées tout autant que le véhicule spatial. Les moteurs de fusée doivent pouvoir supporter des contraintes énormes (pression, température) ; résoudre ces contraintes alourdit le moteur... En conséquence, le véhicule spatial doit emporter avec lui encore plus de réserves.

Les moteurs à ions, qui produisent une force de propulsion faible sur une longue durée, sont particulièrement économes. Ils produisent, par kilogramme de carburant, une énergie de propulsion supérieure à celle des moteurs de fusée conventionnels. Ils permettent donc, après un temps certes non négligeable, d'atteindre la même vitesse, et ce avec une consommation de carburant bien moindre. Le véhicule spatial peut alors emporter moins de carburant. Les moteurs à ions étant également beaucoup plus légers, ils permettent une nouvelle économie de carburant.

À cause de la faible poussée produite par les moteurs à ions, les fusées n'utilisent pas cette méthode qui est plutôt réservée aux sondes ou aux satellites.

Satellites utilisant un moteur à ions[modifier | modifier le wikicode]

Fiche engin spatial : Astra2A
Moteur Pasdephotosatelite.jpg
Type de carburant Xénon
Constructeur Boeing
Poids
Utilisation Communications
Notes
Fiche engin spatial : Inmarsat 4
Moteur Pasdephotosatelite.jpg
Type de carburant Xénon
Constructeur Astrium
Poids
Utilisation Communications
Notes
Fiche engin spatial : Intelsat X-02
Moteur Pasdephotosatelite.jpg
Type de carburant Xénon
Constructeur Astrium
Poids
Utilisation Communications
Notes
Fiche engin spatial : Artémis
Moteur Pasdephotosatelite.jpg
Type de carburant Xénon
Constructeur
Poids
Utilisation Communications
Notes

Sondes utilisant un moteur à ions[modifier | modifier le wikicode]

Fiche engin spatial : Smart 1
Moteur Ionique Pasdephotosatelite.jpg
Type de carburant Xénon
Constructeur ESA
Poids 366,5Kg dont 52Kg de Xénon
Utilisation Observation lunaire
Notes A été volontairement écrasé à la
surface de la Lune à la fin de sa mission.
Fiche engin spatial : Deep Space 1
Moteur Ionique Deep Space 1 lifted.jpg
Type de carburant Xénon
Constructeur NASA
Poids 486,32 kg
Utilisation Scientifique
Notes