D-)Le moteur à plasma (réalisé par Claire Guinaudeau)

I-Le plasma et les champs magnétiques

Pour comprendre le fonctionnement  du moteur à plasma, il faut d’abord comprendre ce qu’est le plasma et le champ magnétique crée par des solénoïdes.

Le plasma est tout comme le solide ,le liquide et le gaz  une phase d’un état  physique .Lors de cet état  la matière est ionisée .La transformation d’un gaz en plasma comme dans le moteur VASIMR ,s’effectue à des températures élevées : une fois chauffé les électrons des couches supérieurs de l’atome sont arrachés   lors de la collisions des particules ,ainsi le plasma est formé .Les particules ionisées entraînent des comportement inexistant dans le fluides ,comme cela se produit dans le moteur VASIMR en présence de champ magnétique .

Nous pourrons en montrer le spectre, grâce à une expérience réalisé. En effet, le champs magnétique d'un solénoïde est identique à celui créé par des aimants.

Nous allons donc mettre en évidence, à travers celle-ci, l'existence d'un champ magnétique.

Pour cela nous allons avoir besoin de deux aimants de charge opposées ainsi que de la limaille de fer et une plaque de plexiglas.

Lors de la réalisation de cette expérience nous avons saupoudré la plaque de plexiglas de limaille de fer, que nous avions préalablement posée en équilibre sur les aimants mis cote à cote.

Nous avons alors pu faire apparaître un spectre magnétique. On peut voir que la limaille de fer s'oriente en ovale, en effet elle trace un cercle débutant de l'aimant Nord allant vers l'aimant Sud.

On peut donc dire que le champ magnétique se forme autour des aimants allant de l'aimant dit Nord vers celui dit Sud, formant un cercle qui le caractérise.

Quant aux solénoïdes, il s’agit d’une bobine qui se comportent comme un aiment droit lorsqu’elle est parcourue d’un courent continu .Les deux extrémités du solénoïde sont analogues au pôle de l’aimant .L’intérieur on peut observer que les lignes de champ sont parallèles entre elles et à l’axe du solénoïde .Le champ magnétique est alors uniforme.

II-Présentation et fonctionnement du moteur

Le moteur plasmique VASIMR (Variable Spécifique Impulse Magnetoplasma Rocket) est un type de propulseur spatial à plasma . Contrairement aux moteurs conventionnels de fusée qui brûlent de la poudre ou des mélanges de carburant liquide ,il utilise des champs et des rayonnements électromagnétiques variable  pour chauffer, ioniser et accélérer un carburant telle  l’hydrogène, l’argon ou l’hélium.C’est une alternatif au moteur à propulsion chimique et les moteurs ioniques, ce moteur est capable de s’adapter et  de fonctionner de la même manière que ces deux moteurs   .

Le carburant gazeux neutre constitué de matières neutre est injecté dans le moteur VASIMR  par le dispositif prévu a cet effet .Il est  confiné dans un tube quartz avant son ionisation .Le gaz est ensuite pré-ionisé lors de son passage au centre d’une antenne hélicon qui porte la matière à 30 000 kelvins, grâce à des radiofréquences émises dans un champ magnétique. A sa sortie de l’antenne ,le plasma est isolé des parois par un champ magnétique crée par trois  solénoïdes .Ce système d’isolation du plasma est innovant car sur les moteurs traditionnelles le plasma était en contact avec les parois et les pièces du moteur ce qui  provoquait leur détérioration à haute température ,sur Vasimr le plasma peut être chauffé jusqu’à plus d’1 millions de degré sans que celui-ci détériore l’engin ,de plus la température du plasma est élevée  plus la vitesse d’explosion est grande .A la fin de son passage dans le moteur ,le plasma passe au centre d’une antenne ICRH qui finit la ionisation de la matière .Le plasma sort enfin en passant par une tuyère magnétique variable ,celle-ci permet de contrôler son jet en modifiant la trajectoire des ions grâce à des électroaimants .

III- Les avantages de ce moteur

Ce moteur à l’avantage de pouvoir de fournir une poussée supérieure à celle des autres moteurs ionique tout en ayant une consommation inférieure à celle des autres moteurs chimiques .On estime que lorsque le moteurs aura atteint les 200 mégawatts ,Mars pourra être joignable en 39 jours au lieu des 6 à 8 mois avec des moteur-fusée traditionnels .

Ce moteur nécessite cependant un réacteur nucléaire pour alimenter les propulseurs ainsi que la mise en orbite, car il ne fonctionne que dans le vide.

Il devrait être installé sur la station spatial internationale à la fin de l’année 2013 ; dans le but de réaliser des tests et de corriger son orbite  et de lui éviter une lente chute vers la Terre.

IV-Les doutes émis

Cependant certains experts ont fait par de leur doute concernant l’efficacité de cette engin spatial car en effet il conserve malgré les recherches ultérieures il conserve certain désagrément . Ainsi le physicien des plasmas Robert  Terry met en évidence des faiblesses et des pertes énergétiques de Vasimr .Quand à Robert Zubrin président de la Mars Society ,il n’oublie pas de surligner que le générateur nucléaire nécessaire au moteur de 200 MWatts qui  n’est pas encore disponible et que il pourrait peser dans les 4000 tonnes ce qui est largement trop important car pour que le Vasimr atteigne Mars dans un delai de moins de deux moins .Un chercheur de la NASA , Geoffrey Landis pensent qu’il est exagère d’associer la propulsion nucléaire à la propulsion alors que selon lui la propulsion chimique pourrait servir .

V- Calcul de la vitesse d’éjection

Nous allons chercher à calculer la vitesse Ve d’éjection :

Les données sont :

Isp= 30 000m /s

 G= 9,8 N /kg

Ve=Isp x G

Ve= 30 000 x 9,8

Ve= 290 000 m/s

Cependant certains experts ont fait par de leur doute concernant l’efficacité de cette engin spatial car en effet il conserve malgré les recherches ultérieures il conserve certain désagrément . Ainsi le physicien des plasmas Robert  Terry met en évidence des faiblesses et des pertes énergétiques de Vasimr .Quand à Robert Zubrin président de la Mars Society ,il n’oublie pas de surligner que le générateur nucléaire nécessaire au moteur de 200 MWatts qui  n’est pas encore disponible et que il pourrait peser dans les 4000 tonnes ce qui est largement trop important car pour que le Vasimr atteigne Mars dans un delais de moins de deux moins .Un chercheur de la NASA , Geoffrey Landis pensent qu’il est exagère d’associer la propulsion nucléaire à la propulsion alors que selon lui la propulsion chimique pourrait servir .



En conclusion,ce moteur pourrait permettre de rallier Mars ,mais sa réussite reste seulement théorique tant qu'il n'aura pas fait s'est preuve dans l'espace à Bord de l'ISS. Cependant il est semble très prometteur ,on ne peut parler de voyage vers Mars sans évoquer ce moteur .