Thèse soutenue

Sources plasma RF magnétisées : applications à la propulsion spatiale

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Auteur / Autrice : Jan Dennis Gerst
Direction : Stéphane Mazouffre
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 08/11/2013
Etablissement(s) : Orléans
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de combustion aérothermique réactivité et environnement (Orléans, Loiret ; 2007-...)
Jury : Président / Présidente : Laïfa-Eladi Boufendi
Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Mazouffre, Laïfa-Eladi Boufendi, Michel Dudeck, Gilles Cartry, Tiberiu Minea, Willy Bohn, Brigitte Serreault, Ane Aanesland
Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Dudeck, Gilles Cartry

Résumé

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Le propulseur PEGASES (Plasma Propulsion with Electronegative Gases) est un nouveau type de propulseur électrique pour la propulsion spatiale. Il utilise des ions négatifs et positifs créés par une décharge radiofréquence à couplage inductif pour générer la poussée. L’accélération électrostatique des ions est assurée par un ensemble de grilles polarisées. Un filtre magnétique est utilisé pour augmenter la quantité d'ions négatifs dans la cavité du propulseur. Le propulseur PEGASES est non seulement une source qui permet de créer un plasma d'ions négatifs à forte densité, et même un plasma d'ion-ion, mais il peut également être utilisé comme un propulseur ionique classique. Cela signifie qu'un plasma est créé dans un gaz électropositif (e.g. Xe) et que les ions positifs sont extraits et accélérés. Dans ce cas, il est nécessaire de neutraliser le plasma derrière la zone d'accélération, comme dans d'autres propulseurs ioniques. Les performances du propulseur PEGASES ont été étudiées principalement dans du xénon afin de comparer les résultats obtenus avec les propulseurs ioniques de type RIT. Le propulseur a été étudié à l'aide d'une série de sondes telles qu’une sonde de Langmuir, une sonde plane, une sonde capacitive et un RPA (pour Analyseur à Champ Retardateur). De plus, une sonde en champs croisés ExB a été développée pour mesurer la vitesse des ions quittant le propulseur ainsi que la fraction des différentes espèces ioniques présentes dans le plasma.