moteur ionique??

quetzal · 08/04/2004, 13h06

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Posté par AFP

L'Europe spatiale en route vers un mode de propulsion révolutionnaire
Mercredi 7 avril 2004 - 10:02
PARIS (AFP) -
La sonde lunaire européenne Smart-1
© AFP/Archives
Avec un record de 2.000 heures cumulées de fonctionnement en orbite, la sonde lunaire Smart-1 de l'Agence spatiale européenne (ESA), en route vers la Lune depuis huit mois, a d'ores et déjà démontré la supériorité de son système électrique de propulsion, appelée propulsion plasmique, selon le motoriste Snecma, son concepteur.

Ce mode de propulsion, pour lequel les recherches ont débuté en France en 1993, avait manqué deux occasions précédentes de qualification en vol, victime de deux avatars: la perte, en 2002, du satellite Stentor du CNES détruit lors de l'échec du vol inaugural de la version 10 tonnes d'Ariane- 5, et celle à peu près à la même époque, d'Astra 1K, satellite d'Alcatel perdu après son lancement de Baïkonour (Kazakhstan).

Selon Joël Barre, directeur général de la divisions moteurs spatiaux de Snecma, 2004 devrait donc être décisive pour la reconnaissance de la propulsion plasmique -ou ionique-, qui représente une vraie "rupture technologique" par rapport à la propulsion traditionnelle (chimique). Les Russes, de leur côté, avaient effectué leur premier vol d'un propulseur électrique dès le début des années 70.

Le système est utilisé sur Smart-1 comme propulsion principale en vue de valider l'emploi de ce mode de propulsion pour les futures sondes planétaires. Le PPS 1350 conçu pour Smart 1 donne des performances "totalement conformes aux prévisions" : depuis le lancement de la sonde, "il a permis d'accroître l'altitude de l'orbite de Smart 1 de 656 km à 14.312 km", selon les responsables de Snecma rencontrés à Villaroche (Seine-et-Marne), centre dédié à la propulsion des satellites où sont testés les systèmes à l'intérieur de chambres à vide.

Smart-1, premier engin européen conçu pour se placer sur une orbite lunaire, est le premier véhicule européen à utiliser cette technologie. Lancée par Ariane le 27 septembre 2003, la sonde doit arriver à destination fin décembre pour une période d'observation lunaire de 6 mois.

Le PPS 1350 bénéficie de caractéristiques remarquables : utilisant le xénon et l'énergie électrique de bord fournie par les panneaux solaires du véhicule, il est respectueux de l'environnement, (le xénon est un gaz rare, naturellement présent dans l'atmosphère) et consomme 5 à 6 fois moins de carburant qu'un propulseur conventionnel pour assurer la même mission.

Outre les perspectives d'application en matière d'explorations planétaires futures, les gains de masse très importants engendrés par la propulsion plasmique présentent un grand intérêt pour les satellites géostationnaires, si l'on sait que le coût du service de lancement en orbite reste de l'ordre de 10 à 12.000 dollars le kilo.

Elle est déjà retenue par nombre de constructeurs de satellites de télécommunications pour le contrôle d'orbite de leur plate-forme, et des discussions sont en cours pour le recours à la propulsion plasmique pour le dernier étage du futur lanceur européen Vega, a révélé Joël Barre.

"A terme, la propulsion électrique dominera dans le spatial, même si une période de redondance avec le chimique est inévitable" selon Anne Cadiou, ingénieur au CNES, qui rappelle qu'il n'existe que trois filières de développement de ce mode de propulsion, en comptant Boeing qui développe son propre système.

Snecma bénéficie de l'expérience acquise par son partenaire russe OKB Fakel, pionnier sur cette technologie. Les deux partenaires ont prévu de développer et commercialiser un propulseur de forte puissance, le PPS 5000 destiné aux futurs satellites géostationnaires de télécommunications.

question?? comment ça marche??

prgasp77 · 11/04/2004, 03h30

J'ai deja lu quelque chose comme ca. Si mes souvenirs sont bons, il s'agirait de procurer a des ions une grande vitesse grace a des champs magnetiques. L'engin serait donc propulse par des ions.
L'avantage d'un tel systeme est son economisme, peu d'ions suffisent a procurer une grande vitesse. A savoir, un prototype fut lance il a pres d'un an, prototype avec 7 technologies revolutionnaires dont la propulsion ionique et un systeme d'autonavigation. Bien que la propulsion de la sonde soit econome, il lui faut 4 jours pour passer de 0 a 90 km/h. Mais cela n'est pas genant du fait qu'il n'y ait pas de resistance (frottements) dans l'espace, ce qui a pour consequence une acceleration constante de la sonde (jusqu'a, il me semble 115 000 km/s mais la je ne suis pas du tout sur, si quelqu'un etait plus renseigne sur le sujet...).

woolong · 14/04/2004, 06h24

mais est il possible d'utiliser ce moteur sur terre ?

ciryll · 14/04/2004, 12h32

oui..mais la pousée est si faible que les forces de frotement dans l'atmosphere ont raison de la force employé...

Karibou Blanc · 14/04/2004, 16h59

Salut,

Juste une toute petite précision. On ne peut pas apporter de l'énergie cinétique à une charge avec un champ magnétique, car la force de Lorentz ne travaille pas (étant toujours perpendiculaire à la vitesse). Au mieux on peut faire dévier la trajectoire mais la vitesse (en module) reste la même.
Pour accèlérer une charge, on utilise généralement un champ électrique.

lloicus · 14/04/2004, 17h26

???

non, en tout cas dans un cannon a electron, les electrons sont acceleré avec un champ magnétique! Et je ne vois vraiment pas pourqoi on ne pourais pas le faire!

car F = Q(E+VxB)
Donc si la vitesse est tjrs perpendiculaire au champ magnétique ca nous donne
F = Q(E+VB)

woolong · 14/04/2004, 17h44

je parlais pour des utilisations plus domestiques mais merci pour les reponses

Karibou Blanc · 14/04/2004, 17h46

Oui, bien sur il y a une force magnétique non nulle q(VxB) mais il y a pas de changement d'énergie cinétique pour la charge, donc pas d'augmentation de la vitesse. Pourquoi ? Car, la force est toujours orthogonale à la vitesse, donc le travail produit par cette force (dW=F.dl) est nul. La forme magnétique permet de modifier la vitesse mais seulement son orientation (c'est un vecteur) et non son itensité (sa norme). Or l'énergie cinétique s'exprime comme le carré de la norme du vecteur vitesse, et ce dernier reste constant, donc pas d'accélération au sens stricte (autre qu'un changement de trajectoire).
Par contre la force électrique qE n'est pas toujours perpendiculaire à la vitesse (puisqu'elle en est indépendante), elle peut donc exercer un tracail mécanique sur la charge et l'accélérer (augmenter sa norme).

Karibou Blanc · 14/04/2004, 17h54

D'ailleurs dans un canon à électron, on accélére les électrons avec un fort champ électrique parallèle à la vitesse pour maximiser le travail (F.dl). On produit ce fort champ électrique à l'aide d'une haute tension. Le champ magnétique n'est la que pour orienter la trajectoire du faisceau d'électrons, non pour l'accélérer.

zeant · 21/04/2004, 16h02

Je m'intéresse moi aussi aux moteurs ioniques (et plasmatiques) pour un travail TIPE. Je débute. Ce que je viens de lire sur cette page confirme ce que j'ai déjà lu mais si qq1 a des informations précises à communiquer sur le sujet je lui serais vraiment extrêmement reconnaissant de nous en faire part!
Merci bcp.

inconnu · 08/09/2004, 18h09

Heu, juste une petite question

stupide qui me trotte dans la tête sur ce type de moteur. Ok on atteind des vitesses vertigineuses, mais comment on arrête la sonde ensuite; Parce qu'on a jamais atteind une telle vitesse donc nous n'avons jamais été confronté à essayer d'arrêter un objet à une telle vitesse. Si un second moteur est embarqué pour décélérer, il faudrait trentes ans pour arrêter la sonde, non?

OKO · 08/09/2004, 18h30

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Posté par inconnu

Heu, juste une petite question

stupide qui me trotte dans la tête sur ce type de moteur. Ok on atteind des vitesses vertigineuses, mais comment on arrête la sonde ensuite; Parce qu'on a jamais atteind une telle vitesse donc nous n'avons jamais été confronté à essayer d'arrêter un objet à une telle vitesse. Si un second moteur est embarqué pour décélérer, il faudrait trentes ans pour arrêter la sonde, non?

en fait on accelere pendant la moitié du trajet, on retourne l'engin et on deccelère pendant l'autre moitié.
Ca suppose un autre type de propulsion pour la phase d'ejection et d'injection.

raf25 · 08/09/2004, 21h03

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Posté par OKO

en fait on accelere pendant la moitié du trajet, on retourne l'engin et on deccelère pendant l'autre moitié.
Ca suppose un autre type de propulsion pour la phase d'ejection et d'injection.

Du coup avec une accelaration ou decelleration constante, et un moteur assez puissant, ca permet de creer une gravite artificielle, faible mais utile, surtout pour les missions humaines lointaines, quand on vous dit que le moteur ionique c l'avenir !!!!

Jeremy · 08/09/2004, 21h31

Avec la force de laplace on peut accélérer un conducteur, il faut un champ magnétique et un courant.

OKO · 08/09/2004, 23h31

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Posté par raf25

Du coup avec une accelaration ou decelleration constante, et un moteur assez puissant, ca permet de creer une gravite artificielle, faible mais utile, surtout pour les missions humaines lointaines, quand on vous dit que le moteur ionique c l'avenir !!!!

En fait pour créer 1G artificiel il faut déjà impulser pas mal d'accélération. Le moteur ionique n'en sera pas capable. l'acceleration créée n'excedera pas quelques centi ou milli G.
Au décollage d'une navette, avec les boosters, l'équipage prend 3 a 4G, ça donne une idée de la puissance qui est necessaire a génerer 1G.

inconnu · 09/09/2004, 00h42

Merci pour vos réponses, mais je reste un peu dubitatif quand on me dit que les ingénieurs comptent retourner l'engin pour le faire ralentir. Parce qu'en fait si on l'arrête pour le retourner il perdra son pouvoir d'accéllération (il faudrait reprovoquer la réaction non?

) donc ça prendra bien trente ans, non? Si on arrête pas le moteur, il va dévier de sa trajectoire pendant le demi-tour.

OKO · 09/09/2004, 04h56

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Posté par inconnu

Merci pour vos réponses, mais je reste un peu dubitatif quand on me dit que les ingénieurs comptent retourner l'engin pour le faire ralentir. Parce qu'en fait si on l'arrête pour le retourner il perdra son pouvoir d'accéllération (il faudrait reprovoquer la réaction non?

) donc ça prendra bien trente ans, non? Si on arrête pas le moteur, il va dévier de sa trajectoire pendant le demi-tour.

en fait une fusée n'a rien a voir avec un avion
rien du tout
quand une fusée doit aller de la terre a mars, par exemple, elle doit effectuer 4 étapes sucessives :

- decollage et mise en orbite
je te fais pas un dessin, tu connais forcement : on met les gaz de façon a atteindre + de 7.8 km/s a + de 200 km d'altitude (pour être totalement hors de l'atmosphère dont les premiers atomes se baladent a 170 km d'altitude)
le but de cette phase est de rechercher une orbite présentant le moins d'eccentricité possible (la plus ronde possible)

- ejection terrestre
une fois en orbite, on aligne le plan avec celui de la planète cible et on remet une dose très précise de gaz a un moment très précis afin d'accelerer assez pour s'arracher a l'attraction de la terre sur une trajectoire qui croise celle de mars. tout ça se calcule d'ailleurs bien avant le départ.

- trajet vers mars
c'est a ce moment que la propulsion ionique sera utilisée
une fois le départ effectué, c'est le soleil le moteur principal pour aller d'une planète a l'autre dans le système solaire.
on n'a fait que donner la pichnette qui nous arrache d'une planete pour ensuite se faire transporter par l'attraction gravitationelle du soleil.
Donc pour un vol de 8 mois vers mars, l'ejection a duré quelques minutes, puis 4 mois en branchant la propulsion ionique dans le sens prograde (sens de l'avancée)
Au bout de 4 mois, le vaisseau se retourne a 180°
Absolument TOUTES les fusées font ça pour les satellisations.
elles peuvent le faire car elles ont des RCS, des propulseurs latéraux qui permettent de tourner sur place afin de placer les réacteurs dans le sens voulu pour les corrections de trajectoire.
Donc en quelques minutes, la fusée fait demi tour et lance la propulsion ionique pour les 4 mois suivant en mode decelération.
techniquement aucun problème c'est toujours comme ça que les fusées procèdent, propulsion ionique ou chimique, ça ne change rien.

- l'injection marsienne
cette fois il s'agit de couper le moteur ionique a l'arrivée a proximité de mars.
on reste dans le sens inverse de la marche (retrograde) pour une mise a feu qui va permettre de ralentir afin de se faire capturer par mars et se mettre en orbite autour.
Comme je te le decris, la manoeuvre qui consiste a retourner le vaisseau pour se servir des booster principaux est quasi systèmatique dans la navigation spaciale, il n'y a absolument aucun obstacle technique, et c'est fait en une poignée de minutes, voir de secondes.
Intermède négligeable sur 8 mois de trajet.
et de toute façon ca rentrera dans le calcul de trajectoire.

Lambda0 · 09/09/2004, 08h12

Pour tout savoir sur la, propulsion ionique, le mieux est de se référer au site du JPL (Jet Propulsion Laboratory).
On s'aperçoit que cette idée recouvre en fait plusieurs technologies, qui diffèrent par la méthode utilisée pour accélérer les particules et par les performances théoriques.
Par exemple, un système qui serait adapté à des poussées assez importantes et des charges lourdes serait le propulseur magnétoplasmadynamique alimenté par un réacteur nucléaire de 10 à 100MW (décrit dans le site ci-dessous).

Site du JPL (anglais)
http://www.islandone.org/APC/Electric/

Site en français décrivant les systèmes utilisés par les sondes Smart et Deep Space 1
http://archedenoelle.free.fr/ionique.htm