I- Présentation du fonctionnement du moteur :
Les moteurs ioniques fonctionnent par ionisation, c'est-à-dire que des charges seront ajoutées ou enlevées à un atome. Pour cela un propulsif sera vaporisé dans une structure portée à très haute température, lors de leur circulation, leur atomes vont entrés en contacte avec le métal chauffé. C’est ce contacte qui va leur permettent de perdre ou de gagner de électrons, provoquant ainsi la formation d’ions.
Ceux-ci vont ensuite être focalisés sous forme de faisceau grâce à une première série d’électrodes, puis ils seront accélérés suite à leur passage aux travers d’une seconde série d’électrodes ou bien grâce à leur traversée d’une grille. Cette accélération va cependant avoir lieu en dehors du propulseur.
Enfin le faisceau créé sera neutralisé par un système d’émissions électroniques, en effet les cathodes creuses vont rassembler les électrons et les ions, afin qu’ils se recombinent pour obtenir à nouveau les atomes du départ. Sinon une charge d’espace risque d’apparaître sur le propulseur et le système spatial auquel il est associé en les endommageant.
II- Différente donnée d'un moteur:
Il est possible de calculer de diverses données de ce dernier, nous pourrons ainsi touver la vitesse d’éjection, la puissance, le débit de propulsifs pompé puis la vitesse d’accélération du moteur de la sonde spatial Deep Space One. Pour cela nous aurons besoin des valeurs présente dans le tableau suivant :
Deep Space One | |
Impulsion spécifique (Isp) | 3 100 s |
Poussée (T) | 0,0980 N |
Masse initial (m0) | 486,3 kg |
Masse sèche (m1) | 374 kg |
Dans un premier temps nous calculerons la vitesse d’éjection, dont l’impulsion spécifique est proportionnelle à l’intensité de la pesanteur :
Ve = Isp x g
Ve = 3 100 x 9,81
Ve = 30 411 m.s-1
La vitesse d’éjection ainsi calculée, va nous permettre de trouver le débit de propulsifs pompé. Celui-ci est égal au quotient de la poussée sur la vitesse d’éjection :
dm = T / Ve
dm = 0,0980 / 30 411
dm = 3,22 . 10-6 kg.s-1
Nous pouvons donc constater que le débit de propulsif pompé est très faible, mais cela ne retire rien à la puissance du moteur qui, comme nous pourrons le voir par la suite reste élevée.
ΔV = Ve x In (m0 / m1)
ΔV = 30 411 x In (486,3 / 374)
ΔV = 30 411 x 0,262
ΔV = 7 985 m.s-1
On peut donc voir que le moteur ionique de la fusée Deep Space One à une force d’accélération très faible. Il ne sera donc pas capable d’assurer un décollage, il est cependant parfait pour les accélérations de la sonde une fois celle-ci hors de l’atmosphère terrestre.
III- Les différentes applications du moteur ionique :
Ceux-ci ont uniquement été utilisés et testés sur des sondes et des satellites, dont voici deux exemples :
-SMART-1 à été construite par l’agence spatiale européenne dans le but de créer des appareils à la fois plus petit et donc moins chers que ceux de la NASA. Elle est ainsi propulsée par un moteur ionique lui-même alimenté par des panneaux solaires. Sa mission à couté 110 millions d’euros, elle c’est déroulée du 27 septembre 2003 au 3 septembre 2006, date à laquelle la sonde c’est écrasé sur la lune. Durant sa mission elle à été contrôlé par le centre « European Space Operations Centre » situé en Allemagne.
-Deep Space One est une sonde du programme New Millenium de la NASA, elle à été conçu dans le but de tester 12 nouvelles technologie parmi lesquelles il y avait le moteur ionique, alimenté en électricité par des panneaux solaires. Sont lancement a eu lieu le 24 octobre 1998, sa mission c’est terminé le 18 décembre 2001, suite à un véritable succès. En effet en plus d’avoir testé les nouvelles technologies elle a survolé l’astéroïde Braille ainsi que la comète Borrelly et elle à collecté des données scientifiques et des photographies de ces astres.
