La propulsion ionique
Non, ce n'est pas une des idées farfelues utilisées par la série Star Trek pour expliquer comment le prestigieux « Enterprise » se balade de planètes en planètes en quelques jours, mais bel et bien une réalité scientifique ;
Le principe : nous connaissons tous le principe de la propulsion chimique, utilisée depuis les premiers missiles jusqu'aux navettes spatiales, en passant par les vieilles fusées, les orbiteurs comme Mir ou ISS, ou encore par les dragsters ; On brûle un carburant sous pression, et la force de poussée nous arrache du sol. Pendant un demi siècle, l'homme n'a utilisé que ce moyen polluant, très gourmand, et coûteux pour envoyer ses engins de destruction ou de conquête là où il voulait nuire ; mais depuis 1959, des scientifiques, pour la grande majorité américains, testent un procédé différent : la propulsion ionique. Kezako ? il s'agit en fait d'expulser un faisceau d'ions derrière soit pour que sa poussée nous entraîne dans la direction opposée.
En langage Physique, une particule chargée (ion) dans un champ électrostatique subit une force proportionnelle au champ électrique et à sa charge.
Soit :
F=qE
Cette force permet d'accélérer la particule :
Soit :
A=(q/m)E
Petit rappel : les ions sont des atomes (charge neutre) auxquels leur ont été ôté ou ajouté un certain nombre d'électrons (charge négative), électrisant ainsi la particule, la soumettant à une force électrostatique, et par là, l'accélérant. Les ions à charge positive (auxquels on a ôté des électrons) sont des cations, et les ions à charge négative (auxquels on a ajouté des électrons) sont des anions.
Techniquement : il faut réunir trois conditions pour engendrer une propulsion ionique :
1.des particules ionisées ; le plus souvent, à partir d'un gaz chauffé et transformé en plasma (le plasma étant un gaz ionisé) par un arc électrique. Les gaz les plus employés sont le Xénon et le Sodium, mais il est également possible d'utiliser des gaz de césium, de lithium ou de platine. Le Xénon donne un résultat plus joli et futuriste, mais il semble que bien que ce soit le gaz de prédilection des scientifiques, ce ne soit pas pour les raisons invoquées...
2.une série de cathodes qui vont mettre en forme le faisceau de gaz ionisé
3.une anode creuse qui va accélérer les particules ionisées.
Les générateurs de 2 kV et 15 kV, montés en dérivations, alimentent respectivement les cathodes et l'anode creuse. Afin de fermer le circuit et de ne pas créer d'espace chargé entre le faisceau et l'engin, un système d'émission électronique va neutraliser le gaz ionisé et le retransformer en Xénon par exemple.
Production d'ions : Il existe plusieurs méthodes de produire des ions à partir de propulsif de base :
1.L'ionisation par contact : le carburant est vaporisé et circule dans une structure métallique portée à haute température. Le contact avec le métal va arracher les électrons aux atomes de gaz.
2.L'ionisation par génération d'un plasma, le plus souvent par arc électrique, mais il est possible de le réaliser grâce à une source HF.
Applications : grâce à ce nouveau procédé, qui libère plus de puissance que la propulsion chimique pour une même quantité de carburant, la réserve de combustible est considérablement affaiblie, rendant alors l'engin moins lourd, et lui permettant d'aller à la fois plus vite, et surtout plus loin. On pourrait espérer que cette propulsion ionique remplace un jour la combustion, mais de par sa nature ionisée, le gaz qui en ressort ne peut être libéré dans l'atmosphère ; il ne peut donc n'être utilisé que sous vide (l'espace, ou salle dépressurisée) et aucune navette ne pourrait quitter la Terre grâce à cette méthode, qui d'ailleurs n'a pas la force de poussée suffisante pour arracher un engin de la gravité terrestre. Ceci dit, les chantiers spatiaux sont en projet, notamment pour la conquête américaine de la planète Mars, et les vaisseaux spatiaux utilisés pour cette mission seront montés en orbite avant de partir ; les engins de ce type pourront sans problème adopter ce mode de propulsion, mais l'acheminement des pièces détachées devra se faire par fusées ou orbiteurs à propulsion conventionnelle.
A savoir que depuis les premiers tests de 1959, la NASA est passée à l'exploitation de la propulsion ionique, avec tout d'abord la sonde spatiale Deep Space One, qui réalisa une première mission d'essai entre 1998 et 1999, puis qui fut envoyée à la rencontre d'une comète en dehors du système solaire, qu'elle eut atteint en seulement un mois grâce à la vitesse en accélération exponentielle que cette propulsion offre.
Enfin, Smart 1 relia Mars avec le même type de moteurs.
Le prochain projet ionique de la NASA est la conquête martienne prévue pour la décennie à venir ; mais ceci est une autre histoire, un autre article.
Non, ce n'est pas une des idées farfelues utilisées par la série Star Trek pour expliquer comment le prestigieux « Enterprise » se balade de planètes en planètes en quelques jours, mais bel et bien une réalité scientifique ;
Le principe : nous connaissons tous le principe de la propulsion chimique, utilisée depuis les premiers missiles jusqu'aux navettes spatiales, en passant par les vieilles fusées, les orbiteurs comme Mir ou ISS, ou encore par les dragsters ; On brûle un carburant sous pression, et la force de poussée nous arrache du sol. Pendant un demi siècle, l'homme n'a utilisé que ce moyen polluant, très gourmand, et coûteux pour envoyer ses engins de destruction ou de conquête là où il voulait nuire ; mais depuis 1959, des scientifiques, pour la grande majorité américains, testent un procédé différent : la propulsion ionique. Kezako ? il s'agit en fait d'expulser un faisceau d'ions derrière soit pour que sa poussée nous entraîne dans la direction opposée.
En langage Physique, une particule chargée (ion) dans un champ électrostatique subit une force proportionnelle au champ électrique et à sa charge.
Soit :
F=qE
Cette force permet d'accélérer la particule :
Soit :
A=(q/m)E
Petit rappel : les ions sont des atomes (charge neutre) auxquels leur ont été ôté ou ajouté un certain nombre d'électrons (charge négative), électrisant ainsi la particule, la soumettant à une force électrostatique, et par là, l'accélérant. Les ions à charge positive (auxquels on a ôté des électrons) sont des cations, et les ions à charge négative (auxquels on a ajouté des électrons) sont des anions.
Techniquement : il faut réunir trois conditions pour engendrer une propulsion ionique :
1.des particules ionisées ; le plus souvent, à partir d'un gaz chauffé et transformé en plasma (le plasma étant un gaz ionisé) par un arc électrique. Les gaz les plus employés sont le Xénon et le Sodium, mais il est également possible d'utiliser des gaz de césium, de lithium ou de platine. Le Xénon donne un résultat plus joli et futuriste, mais il semble que bien que ce soit le gaz de prédilection des scientifiques, ce ne soit pas pour les raisons invoquées...
2.une série de cathodes qui vont mettre en forme le faisceau de gaz ionisé
3.une anode creuse qui va accélérer les particules ionisées.
Les générateurs de 2 kV et 15 kV, montés en dérivations, alimentent respectivement les cathodes et l'anode creuse. Afin de fermer le circuit et de ne pas créer d'espace chargé entre le faisceau et l'engin, un système d'émission électronique va neutraliser le gaz ionisé et le retransformer en Xénon par exemple.
Production d'ions : Il existe plusieurs méthodes de produire des ions à partir de propulsif de base :
1.L'ionisation par contact : le carburant est vaporisé et circule dans une structure métallique portée à haute température. Le contact avec le métal va arracher les électrons aux atomes de gaz.
2.L'ionisation par génération d'un plasma, le plus souvent par arc électrique, mais il est possible de le réaliser grâce à une source HF.
Applications : grâce à ce nouveau procédé, qui libère plus de puissance que la propulsion chimique pour une même quantité de carburant, la réserve de combustible est considérablement affaiblie, rendant alors l'engin moins lourd, et lui permettant d'aller à la fois plus vite, et surtout plus loin. On pourrait espérer que cette propulsion ionique remplace un jour la combustion, mais de par sa nature ionisée, le gaz qui en ressort ne peut être libéré dans l'atmosphère ; il ne peut donc n'être utilisé que sous vide (l'espace, ou salle dépressurisée) et aucune navette ne pourrait quitter la Terre grâce à cette méthode, qui d'ailleurs n'a pas la force de poussée suffisante pour arracher un engin de la gravité terrestre. Ceci dit, les chantiers spatiaux sont en projet, notamment pour la conquête américaine de la planète Mars, et les vaisseaux spatiaux utilisés pour cette mission seront montés en orbite avant de partir ; les engins de ce type pourront sans problème adopter ce mode de propulsion, mais l'acheminement des pièces détachées devra se faire par fusées ou orbiteurs à propulsion conventionnelle.
A savoir que depuis les premiers tests de 1959, la NASA est passée à l'exploitation de la propulsion ionique, avec tout d'abord la sonde spatiale Deep Space One, qui réalisa une première mission d'essai entre 1998 et 1999, puis qui fut envoyée à la rencontre d'une comète en dehors du système solaire, qu'elle eut atteint en seulement un mois grâce à la vitesse en accélération exponentielle que cette propulsion offre.
Enfin, Smart 1 relia Mars avec le même type de moteurs.
Le prochain projet ionique de la NASA est la conquête martienne prévue pour la décennie à venir ; mais ceci est une autre histoire, un autre article.
par alex
