– PEGASES

Le projet proposé ici a pour but de développer un nouveau concept de propulsion spatiale et de construire un prototype basé sur un brevet déposé par le LPTP (Laboratoire de Physique et Technologie des Plasmas, Ecole Polytechnique). Ce concept s'appelle PEGASES pour Plasma Propulsion with Electronegative GASES. Le développement de nouveaux concepts de propulsion est nécessaire pour les missions d'exploration du système solaire (ou même plus loin), qu'elles soient habitées ou non. Le projet nécessite des recherches théoriques et expérimentales pour comprendre les mécanismes fondamentaux mis en jeu, en amont mais aussi lors de la mise au point du prototype. - - Le nouveau propulseur est constitué de trois étages sur lesquels se concentreront nos recherches : (i) le premier étage consiste à créer un plasma constitué uniquement d'ions positifs et d'ions négatifs, c'est-à-dire un plasma sans électrons. Ceci est obtenu en générant un tube de plasma fortement ionisé mais faiblement magnétisé, de telle sorte que seuls les ions non-magnétisés échappent radialement de ce tube. (ii) un étage d'accélération, qui peut être soit électrostatique (à l'aide de grilles polarisées) soit de type tuyère magnétique, (iii) un étage de recombinaison des ions en aval de l'accélération (dans l'espace). Chacune de ces étapes pose des problèmes fondamentaux de physique des plasmas. Nous espérons donc publier des articles d'intérêt général mais également déposer de nouveaux brevets sur des problèmes plus spécifiques à la propulsion. - - Pour cette étude, nous souhaitons constituer une équipe composée de deux chercheurs permanents (CR1 CNRS, MC1 Université Paris XI), un ingénieur de conception (IR1 CNRS), un Doctorant (1 Bourse Monge de Ecole Doctorale de l'Ecole Polytechique), et un post-doc pour développer des simulations numériques. Le salaire du post-doc fait partie du budget de ce projet ANR. - - L'autre partie de l'enveloppe financière demandée est destinée à la construction de nos expériences. Un prototype sera construit et monté dans une chambre à vide d'environ 110 litres disponible au laboratoire. Néanmoins, cette chambre devra être rénovée et équipée d'un système de pompage performant (au minimum 2500 l/s) capable de pomper des gaz corrosifs (les gaz électronégatifs sont en général réactifs). De plus, la chambre devra être équipée des diagnostics électriques et laser nécessaires à notre étude (décrite en détails plus loin). A l'issue de cette étude, le prototype sera testé dans une immense chambre à vide équipée d'une balance de poussée. En effet, l'agence spatiale européenne (ESA) a accepté de nous accueillir pour une campagne de test qui permettra de mesurer la poussée obtenue par ce type de propulseurs, et de décider ou non de continuer la recherche et le développement dans cette direction. -