le moteur plasma

Principe

Le plasma est souvent présenté comme le quatrième état de la matière. C'est un milieu gazeux très chaud, que l'on peut comparer à une soupe de particules. Electriquement neutre, le plasma est constitué par des électrons qui baignent librement aux côtés des noyaux atomiques auxquels ils ont été arrachés.

L'efficacité d'un moteur dépend notamment de la température du gaz qui s'échappe de la tuyère, et avec le plasma, on atteint des sommets. La température d'un plasma flirte allégrement avec les dizaines de milliers de degrés, voire le million de degrés, là où les moteurs chimiques traditionnels atteignent péniblement les quelques milliers de degrés.

Maîtriser le plasma n'est pas chose aisée et aucun métal ne peut contenir la chaleur dégagé. Dès que le fluide brûlant toucherait les parois métalliques de la tuyère, cette dernière serait instantanément pulvérisée. Pour confiner cet fournaise, les ingénieurs sont contraints à utiliser des champs magnétiques extrêmement puissants, générés par des matériaux supraconducteurs.

VASIMR

VASIMR a la particularité de faire appel aux trois aspects de la propulsion électrique : chauffage par induction électromagnétique et détente du gaz (propulsion électrothermique) ; ionisation et accélération des ions du plasma dans un champ électrique induit (propulsion ionique) ; confinement de plasma interne, guidage et contrôle du jet externe par champ magnétique (propulsion électromagnétique).

1 - Le gaz neutre (hydrogène ou hélium) est injecté en entrée du dispositif.

2 - Un tube en quartz recueille et confine ce gaz neutre avant son ionisation.

3 - Une "antenne hélicon" spéciale pré-ionise le gaz (chauffage à 30 000 kelvins) à l'aide de radiofréquences émises dans un champ magnétique axial (rayonnement hélicon excitant les électrons).

4 - Le plasma est confiné à distance de la paroi par des solénoïdes entourant la chambre cylindrique, créant un champ magnétique axial dans l'enceinte.

5 - Une "antenne ICRH" (Ion Cyclotron Resonant Heating) ionise totalement le plasma en le portant à très haute température (10 megakelvins) et génère un champ électrique induit qui accélère les ions en une trajectoire hélicoïdale vers la sortie. C'est le booster principal.

6 - Une "tuyère magnétique" en sortie contrôle le jet de plasma en modelant axialement la trajectoire des ions.

Cette tuyère à "géométrie magnétique variable", permet de faire varier l'impulsion spécifique et la poussée à puissance constante, en modulant l'intensité du champ magnétique et la géométrie de ses lignes de champ. Une analogie consiste à assimiler cette tuyère magnétique à la boîte de vitesses d'uneautomobile, dont le moteur serait alimenté en combustible à régime constant.