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Innovative Liquid Micro Pulsed Plasma Thruster system for nanosatellites

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Un petit moteur pour libérer les petits satellites

Partout dans le monde, des scientifiques commencent à utiliser des satellites cubiques d'un volume d'un litre, pour explorer l'espace à petit prix. Récemment, une équipe financée par l'UE a dévoilé un nouveau type de propulseur qui pourrait révolutionner l'usage de ces petits satellites.

Économie numérique

Les scientifiques du projet L-μPPT (Innovative liquid micro pulsed plasma thruster system for nanosatellite) ont réalisé un prototype de mini propulseur pour élargir les capacités de ces petits satellites, les CubeSats. Le fait d'intégrer à ces picosatellites un système de propulsion élargira la diversité des missions possibles. Les CubeSats sont des cubes de 10 cm d'arête, avec une limite de masse très stricte. L'intégration d'un système de propulsion à un picosatellite est un objectif très ambitieux. Cependant, une propulsion intégrée apporte des avantages qui dépassent largement l'augmentation de la complexité et des coûts, par exemple pour changer d'orbite ou même aller aussi loin que des vaisseaux spatiaux de grande taille. Les propulseurs à plasma pulsé sont fiables et légers, et conviennent donc bien pour les nanosatellites. Ce type de propulseur fonctionne par séries d'impulsions. Chaque impulsion résulte d'une décharge de plasma formée dans le propergol, classiquement du Teflon. L'étincelle décolle de la matière des électrodes, laquelle est accélérée par des champs électromagnétiques pour être éjectée par des buses, générant la poussée. L'équipe de L-μPPT a remplacé les blocs de Téflon par un propergol liquide non toxique, qui permet en outre de contrôler avec précision la quantité de propergol introduite. Les chercheurs ont analysé au banc d'essai les phénomènes physiques intervenant dans le propulseur, afin de déterminer avec quel rendement l'électricité stockée dans le condensateur est convertie en accélération du plasma. La compréhension de ce processus est essentielle pour concevoir un prototype pleinement fonctionnel, qui occupe 33 mm de haut dans le CubeSat et pèse 330g. Le premier prototype a été fabriqué à l'aide de techniques bien établies et économiques de fabrication de circuits imprimés. Les scientifiques de L-μPPT ont conduit de nombreux tests en chambre à vide, pour vérifier la poussée visée, d'au moins 100 Newton/s avec un contrôle d'attitude sur 3 axes. Le système de propulsion L-μPPT est l'un des premiers à assurer un contrôle triaxial complet des nanosatellites. Le fait de disposer d'un système de propulsion active en orbite ouvrira de nouvelles possibilités aux missions CubeSat, comme des rendez-vous et amarrages. L'expérience acquise sur les CubeSats avec le nouveau μPPT à propergol liquide pourrait alors être transférée à d'autres missions, fournissant un propulseur léger et peu coûteux.

Mots‑clés

Propulseur à plasma pulsé, nanosatellites, Cubesat, système de propulsion, Teflon

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