Modélisation 3D de l'environnement plasmique des sondes spatiales émettant des particules

3D modelling of the plasma environment of space probes emitting particles

• Auteur / Autrice : Benoît Thiébault
• Direction : Hervé de Féraudy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Particules (physique)

Simulation par ordinateur

Modélisation tridimensionnelle

Interactions laser-plasma

Plasmas (gaz ionisés)

Sondes spatiales

Résumé

Cette thèse est dédiée à la caractérisation et à la modélisation de l’impact des interactions des plasmas avec les systèmes spatiaux émettant des particules en vue d’améliorer la sécurité des satellites et de bien interpréter les résultats des instruments scientifiques. Dans ce mémoire, les modèles analytiques sont étudiés d’un point de vue théorique puis appliqués à des systèmes spatiaux spécifiques. Les domaines de validité dans lesquels les modèles analytiques sont applicables sont tout d’abord étudiés, puis ces modèles sont utilisés pour modéliser le comportement d’une double sonde. Des codes cinétiques de simulation tridimensionnelle du plasma, également validés dans cette étude, sont ensuite appliqués à la modélisation de situations spécifiques, comme l’apparition de barrières de potentiel autour d’un satellite d’observation de la magnétosphère ou la modélisation d’un système muni d’un propulseur ionique.

This thesis seeks to characterise and model the impact of plasma interaction with space systems emitting particles in order to improve the security and durability of satellites and to correctly interpret results of scientific instruments. In this dissertation, analytical models are studied from a theoretical point of view and then applied to specific space systems. The domains of validity in which the analytical models are applicable are studied first and then used to model a double sounding experiment. The 3D kinetic simulation codes, validated as well in this study, are then applied to model specific situations, like the occurrence of potential barriers around a spacecraft in the magnetosphere or the modelling of a system equipped with an ion thruster.