Propulsion électrique dans l’espace: alimenter le futur écosystème spatial de l’UE
Au cours de la dernière décennie, les progrès de la microélectronique et la réduction des coûts de lancement ont entraîné une augmentation du nombre de satellites mis en orbite. Des dizaines de milliers de satellites devraient être lancés dans les années à venir afin d’améliorer l’observation de la Terre, la navigation et les communications. Il y a actuellement plus de 5 000 satellites en orbite terrestre basse (LEO), qui tournent autour de notre planète à des altitudes allant de 200 à 1 600 km. Cependant, les satellites LEO sont soumis à une décroissance orbitale, c’est-à-dire que leur distance par rapport à la Terre diminue progressivement, ce qui nécessite un système de propulsion efficace à faible poussée pour le «maintien de la station» orbitale. La propulsion électrique (PE) est une technologie révolutionnaire, légère et très efficace, particulièrement adaptée pour maintenir les satellites LEO au-dessus du globe. Cette catégorie de propulsion spatiale utilise l’énergie électrique pour accélérer un agent propulseur par différents moyens électriques et/ou magnétiques possibles. L’utilisation de l’énergie électrique améliore les performances des propulseurs de satellites par rapport aux propulseurs chimiques conventionnels. Contrairement aux systèmes chimiques, la PE nécessite très peu de masse pour accélérer un vaisseau spatial. Le propergol est éjecté jusqu’à 20 fois plus vite qu’avec un propulseur chimique classique et le système global est donc beaucoup plus efficace. Ce fait est particulièrement important pour les vaisseaux spatiaux destinés à des missions d’entretien et de transport en orbite. Les systèmes de PE à haute puissance pourraient également contribuer aux missions vers la Lune, Mars et la ceinture d’astéroïdes, car leur puissance supérieure se traduit par des valeurs de poussée plus élevées, par rapport aux propergols chimiques ou à l’énergie solaire des panneaux embarqués. La PE est une technologie habilitante et stratégique essentielle pour l’écosystème spatial futur de l’UE et pour assurer le leadership mondial de l’Europe dans les domaines des opérations et du transport spatiaux. Son développement réduira également la dépendance de l’Europe à l’égard des fournisseurs étrangers de technologies spatiales essentielles, garantissant ainsi son accès indépendant à l’espace. Ce nouveau Results Pack CORDIS présente les principales réalisations de 12 projets de recherche Horizon financés par la CE au sein du pôle de recherche stratégique (PRS) sur la propulsion électrique. Le PRS a renforcé la recherche européenne sur le PE selon deux axes complémentaires de développement technologique. Le premier s’est concentré sur des technologies progressives telles que les propulseurs à effet Hall, les moteurs ioniques à grille et les propulseurs à plasma multi-étages à haut rendement. Le second a présenté d’autres technologies prometteuses et potentiellement révolutionnaires dans le domaine de la PE, notamment des concepts de propulseurs innovants et de nouvelles technologies de soutien. Le projet EPIC2 a identifié des activités qui répondent aux défis de la recherche et a évalué les activités et les résultats des projets. CHEOPS LOW POWER, CHEOPS MEDIUM POWER et ASPIRE ont développé des systèmes de PE utilisant la technologie de l’effet Hall, qui accélère efficacement les ions pour produire une forte poussée. GIESEPP-MP a fait la démonstration de la première plateforme de PE normalisée de moteur ionique à grille prête à l’emploi en Europe. HEMPT-NG2 a développé une technologie de propulsion ionique basée sur l’utilisation d’aimants permanents pour le confinement du plasma. D’autres concepts prometteurs et potentiellement perturbateurs dans le domaine de la PE comprenaient des concepts de propulseurs innovants et de nouvelles technologies de soutien. HIPATIA a testé un système de propulsion électromagnétique à plasma destiné aux satellites non géostationnaires et à d’autres petits vaisseaux spatiaux. NEMESIS a mis au point une technologie de cathode à base d’électrures aux propriétés supérieures à celles des céramiques conventionnelles. Parallèlement, iFACT a étudié l’utilisation de l’iode comme agent propulseur pour la PE afin de réduire les coûts et le volume de carburant. PJP a développé un propulseur électrique pulsé basé sur la physique de l’arc sous vide qui utilise un propergol métallique solide. EDDA a testé la manière dont les panneaux solaires embarqués fournissent de l’énergie électrique aux propulseurs sans nécessiter de convertisseur de puissance. AETHER s’est concentré sur la technologie de l’aérothermie, qui utilise les gaz résiduels de la haute atmosphère comme agent propulseur au lieu de l’agent propulseur embarqué, ce qui permet aux satellites en orbite terrestre très basse (VLEO) de rester en service plus longtemps et d’être plus rentables.
