La propulsion plasma grâce à de nouveaux concepts
L'idée principale du projet financé par l'UE NEPTUNE (New generation of ion sources: From deep space missions to upstream nano-technologies) était d'accélérer les ions et les électrons extraits d'un plasma à basse température à l'aide d'un système à fréquence radio grillé. Ce nouveau concept peut fournir une poussée sans besoin de courant supplémentaire ou de neutralisation de charge. De manière spécifique, l'effet d'auto-polarisation d'une tension de fréquence radio appliquée aux grilles est rectifié par le plasma créant un champ électrique constant accélérant les ions. Dans le même temps, les oscillations plasma potentielles permettent l'extraction des électrons peu de temps après l'effondrement de la feuille de charge. Le faisceau en aval est principalement composé de particules neutres rapides avec une faible densité de particules chargées. Le défi du projet NEPTUNE était de développer de nouveaux outils de diagnostic de faisceau plasma. Cela nécessiterait un analyseur d'énergie de champ électrique à retardateur, un dipôle court pour les mesures d'impédance et une sonde de charge multi-canaux. La caractérisation des différents systèmes d'extraction des ions et des électrons a permis de cartographier de manière détaillée les paramètres de fonctionnement. Un faisceau ion-ion continu généré à basses énergies s'est révélé adéquat pour une gravure profonde des ions réactifs de la micro-électronique et le traitement de surfaces des électrodes de batterie lithium-soufre. D'autre part, l'extraction ion-ion combinée à une accélération haute énergie pourrait s'avérer utile pour l'élimination des débris de l'espace. L'application la plus intéressante du concept NEPTUNE pour l'extraction ion-électron alternative et l'accélération d'un plasma basse température se situe dans la propulsion dans l'espace. Cela a déjà été implémenté dans le propulseur ionique – propulsion plasma avec gaz électromagnétiques (PEGASUS). Cette méthode a considérablement amélioré l'efficacité système tout en étant économique en termes de masse et de volume. Après avoir obtenu une preuve de concept adéquate, la source de plasma NEPTUNE a été brevetée en 2014.
Mots‑clés
Propulsion plasma, gravure d'ions, ions et électrons, neutralisation de la charge, tension fréquence radio
