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Propulsion spatiale

Moteurs spatiaux : le plasma a le vent en poupe

Depuis janvier, la Lune possède un satellite artificiel européen. Smart-1, cette sonde de l'Agence spatiale européenne (ESA) chargée d'étudier les éléments chimiques de la surface de cet astre, vient de rejoindre son orbite opérationnelle. Elle y restera durant au moins six mois, le temps d'y effectuer ses observations à des altitudes comprises entre 300 et 3 000 kilomètres.

D'ores et déjà, la mission s'avère un succès. En entamant, le 15 novembre dernier, sa première orbite lunaire après un voyage de 84 millions de kilomètres effectué à la seule poussée de son « moteur à plasma », Smart-1 a en effet permis de valider, pour la première fois en Europe, une technologie de propulsion spatiale économe en énergie bien connue du CNRS.

Le vaisseau a battu plusieurs records. Tout au long de son périple jusqu'au point de Lagrange, à partir duquel l'attraction lunaire domine, son moteur, développé par Snecma Moteurs, a totalisé 4 000 heures de fonctionnement au cours de ses 315 phases d'allumage. Sa consommation n'aura été que de 64 kilogrammes de carburant, contre 320 pour un engin classique. Enfin et surtout, c'est la première sonde interplanétaire à utiliser un propulseur « à effet Hall » ou « SPT » (Stationary Plasma Thruster), une technologie dont le CNRS s'est fait une spécialité.

À l'instar d'autres types de propulseurs électrostatiques utilisés sur des sondes ou des satellites, celui dit SPT déplace les engins spatiaux grâce à un plasma de xénon, un gaz ionisé dont les ions ont été accélérés avant d'être éjectés. Sa différence ? « Dans ce moteur, le champ électrique servant à produire l'accélération n'est pas créé par des grilles polarisées, explique Michel Dudeck, professeur au Laboratoire d'aérothermique du CNRS, à Orléans. Il est généré par le plasma lui-même en raison d'un accroissement de sa résistance électrique. Cela permet une plus grande fiabilité. »

Considérés depuis les années soixante comme une spécialité soviétique, ces dispositifs connaissent un regain d'intérêt. Avec l'amélioration des rapports Est/ Ouest, les scientifiques français ont pu entamer des collaborations et relancer la recherche dans le domaine. En 1996, 2000, puis 2004, trois GDR1 « Propulsion spatiale à plasma » se sont succédé pour l'étude de ces systèmes. Grâce à Pivoine2, une installation expérimentale ouverte en 1998 au Laboratoire d'aérothermique du CNRS à Orléans, les membres de ce groupement, dirigé par Michel Dudeck, ont fait de considérables progrès sur les propulseurs, Au point d'aboutir, il y a deux ans, au lancement d'un satellite d'essai, Stentor, dont le destin fut de disparaître avec Ariane V, le 11 décembre 2002… Un échec compensé depuis par le lancement du satellite Intelsat l'année dernière et l'extraordinaire aventure de Smart-1 aujourd'hui.

 

Vahé Ter Minassian

Notes :

1. Associant le CNRS, le Cnes, la Snecma et des universités, ainsi que l'Onera jusqu'à l'année dernière.
2. Propulsion ionique pour les vols orbitaux : interprétations et nouvelles expériences.

Contact

Michel Dudeck, Laboratoire d'aérothermique Orléans
dudeck@cnrs-orleans.fr


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