Comprendre les instabilités des propulseurs plasmas

Les plasmas de xénon, mélanges gazeux constitués d’électrons et d’ions et d’atomes, présentent un réel intérêt pour la propulsion spatiale. En éjectant du gaz à une vitesse dix fois plus importante qu’un propulseur chimique classique, les propulseurs plasmas nécessitent ainsi une quantité dix fois moins importante de carburant. Néanmoins, si les propulseurs plasma sont déjà opérationnels sur de nombreux satellites, il reste encore beaucoup de choses à comprendre sur leur comportement fondamental afin de permettre le développement d’une nouvelle génération de propulseurs plasmas innovants.

En particulier, la compréhension du transport des électrons dans des plasmas froids magnétisés reste un défi majeur pour le développement de propulseurs électriques. En s’intéressant aux propulseurs « à effet Hall », des chercheurs du Laboratoire de physique des plasmas (LPP*) ont simulé les instabilités à haute fréquence dans ces plasmas et ont montré qu’ils généraient une force de friction électron-ion qui peut être prédite théoriquement. Ces résultats font la Une de la revue Physics of plasmas de Juin 2020.

Ce travail, réalisé dans le cadre de la chaire ANR industrielle POSEIDON cofinancé par l’Agence nationale de la recherche (ANR) et Safran Aircraft Engines montrent un bon accord entre la simulation PIC et le modèle théorique. Ils font partie des travaux de thèse de Thomas Charoy, encadrés par Anne Bourdon et Pascal Chabert au sein de l’École Doctorale de l’Institut Polytechnique de Paris, et utilisent une extension du modèle théorique développé initialement dans le cadre du post-doctorat CNES de Trevor Lafleur au LPP.

> En savoir plus : Site du LPP

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* LPP, une Unité mixte de recherche CNRS – École polytechnique – Sorbonne Université – Université Paris-Saclay – Observatoire de Paris