Parmi les projets les plus avancés qui permettent le voyage dans l'espace le plus économique, le plus sûr et le plus rapide figurent les moteurs électriques ioniques et plasma. Le moteur à ions (link en anglais), bien qu’il ne permette pas une poussée initiale comparable à une fusée avec un moteur à carburant chimique, présente l’avantage que l’impulsion est continue.
Test des moteurs à ions
Il est basé sur la génération de flux d'ions qui entraîne le navire.
Des modèles de moteurs ioniques ont été testés pendant des décennies par les principales agences spatiales (Ruscosmos, NASA, ESA, JAXA) dans le cadre de différents programmes. Il existe même des moteurs dits à plasma, une variété de moteurs électriques qui utilisent des ondes radio et des champs magnétiques qui chauffent l'hydrogène jusqu'à 1 million de degrés Celsius et le transforment en plasma extrêmement chaud qui éjecte la fusée et la pousse dans l'espace.
Ce sont les pionniers de l'astronautique qui ont évoqué la possibilité d'utiliser des moteurs ioniques: l'Américain Robert H. Goddard en 1906, le Russe Konstantin Tsiolkovsky en 1911 et l'Allemand Hermann Oberth en 1928. Mais le premier moteur à ions est attribué à l'ingénieur de la NASA Harold R. Kaufman en 1959, bien que les meilleurs propulseurs aient été construits en Russie soviétique dans les années 1970.
Comment fonctionne un moteur ionique
Il existe trois types de moteurs ioniques classiques
- Électrothermique
- Électrostatique
- Électromagnétique
Dans tous les cas, il s’agit de chauffer (généralement avec des panneaux solaires) le gaz propulseur, généralement le xénon, qui est bombardé d’électrons qui produisent des ions chargés positivement qui sont extraits et accélérés par une série de filtres ou de grilles chargées électriquement être expulsé avec une lumière bleue brillante.
Missions interplanétaires avec moteurs à ions
Les modèles utilisés et les recherches en cours conviendraient aux missions interplanétaires et aux manœuvres en orbite, mais pas au décollage planétaire, car la vitesse initiale est minime, mais grâce à la rareté des frottements dans l'espace avec une accélération faible et continue vous pouvez atteindre des vitesses très élevées.
L'utilisation d'un accélérateur de particules pour le propulseur ionique a été envisagée (lorsque la technologie le permet) pour des missions spatiales, puisqu'un navire dans ces conditions pourrait atteindre une vitesse de sortie proche de celle de la lumière.
Le moteur Magnétoplasma VASIMR de l'astronaute Franklin Chang-Díaz
Le moteur VASIMR est une variante très appréciée et promue du moteur à ions.Fusée Magnétoplasma à Impulsion Spécifique Variable o Moteur magnétoplasma à impulsion spécifique variable), conçu par l'astronaute du Costa Rica Franklin Chang-Díaz en 1979 et maintenant construit avec la société Ad Astra Rocket Company.
Comme le reste des moteurs ioniques, cela ne sert ni à atterrir ni à décoller, mais lorsque cette technologie est pleinement opérationnelle, il multiplie par 10 la vitesse dans l'espace et, lors d'un voyage sur Mars, pourrait réduire le temps de transfert de 18 mois à 39 jours. minimisant ainsi le dangereux rayonnement de haute énergie de l’espace et les problèmes physiologiques de manque de gravité pour les astronautes.
Premiers tests
Les particules de gaz (argon ou krypton) sont énormément chauffées par les radiofréquences jusqu'à ce qu'elles deviennent un plasma dont les particules se déplacent à une vitesse extraordinaire et sont alignées par un champ magnétique qui les pousse et les dirige dans la même direction.
Le premier essai devrait être effectué sur la Station spatiale internationale (ISS) et s’appliquerait aux missions en orbite, notamment le retrait d’astéroïdes potentiellement dangereux ou leur piégeage à des fins d’exploitation minière, ainsi que l’élimination de la malbouffe spatiale.
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Image: SMART-1 est la première des petites missions de l’ESA (Agence spatiale européenne) pour la recherche avancée en technologie utilisant un moteur à ions. Crédit: ESA - AOES Medialab
