24 Février 2015

Le 21e siècle de la propulsion sera-t-il électrique ?

Les voitures ne sont pas les seules à miser sur la fée électricité pour le 21e siècle. Les satellites de télécom et d'exploration spatiale connaissent, eux-aussi, une véritable révolution. Le CNES met tout en œuvre pour que l'Europe se maintienne dans la course.

26 février 2015

Cure d’électricité pour les satellites

De Stentor à Neosat
De 2002 à 2014, la propulsion électrique se perfectionne

Les satellites ne cessent de prendre du poids, environ 300 kg par an pour les satellites de télécommunication ! Et plus de la moitié de cette surcharge pondérale est due aux carburants embarqués. Les ingénieurs ont donc décidé de leur faire subir une petite cure d’amincissement en adoptant une propulsion non plus chimique mais électrique – le CNES travaillant sur cette nouvelle technologie depuis les années 90 à travers le projet Stentor. En remplissant les réservoirs d’un gaz comme le xénon, et non plus d’un classique mélange oxygène-hydrogène liquide, les satellites peuvent espérer diviser leur poids par 2. Pourquoi parle-t-on de propulsion électrique (1) ? Parce que les ions de xénon sont éjectés du moteur par un champ électrique (2). Seul petit bémol : la puissance électrique produite par les panneaux solaires du satellite est limitée et, par conséquent, la poussée aussi.

(1) aussi qualifiée de propulsion plasmique ou ionique
(2) parfois couplé à un champ magnétique

Le métier d’ingénieur en propulsion spatiale
Témoignage de Thomas Liénart, ingénieur propulsion au CNES

Vers des satellites télécom 100% électriques

Certains satellites de télécommunication utilisent d’ores et déjà un moteur électrique pour se maintenir sur leur orbite géostationnaire (3) mais pas encore pour la rejoindre. La raison ? La propulsion chimique leur permet de faire le trajet en une dizaine de jours alors qu’il leur faudrait entre 3 et 6 mois avec la propulsion électrique. Néanmoins, le gain de masse et de coût espéré avec le xénon – au-dessous d’un certain seuil, chaque kilo en moins pouvant représenter une économie de 20 000€ – a fini par séduire les opérateurs de télécom. La course à la propulsion électrique est donc aujourd’hui officiellement lancée.

Alphabus, plateforme poids lourds
Un reportage du Journal de l’espace

3 reportages par mois dans notre Journal de l'Espace

Le constructeur Boeing annonce le lancement des tous premiers satellites de télécom 100% électrique en 2015, suivi de près par Airbus Defence & Space. De son côté, le CNES travaille d’ores et déjà sur la plateforme hybride Neosat, capable de combiner propulsion chimique et électrique. Un changement de technologie qui ne sera pas sans conséquence sur la conception des lanceurs…

(3) située à 36 000 km de l’altitude de la Terre

En attendant la propulsion électrique…
Récits croisés de Nicolas Arcis, chef du service propulsion, pyrotechnie et aérothermodynamique au CNES, au sujet du projet Neosat, et Francis Rocard,responsable des programmes d’exploration du système solaire au CNES, au sujet de BepiColombo

Les sondes et les vaisseaux d’exploration planétaire ont rapidement été séduits par la propulsion électrique, la faible poussée n’étant pas trop pénalisante pour les voyages au long cours et l’endurance de poussée représentant, à l’inverse, un véritable avantage. Il y a plus de 10 ans, la sonde lunaire européenne Smart-1, réalisée avec le soutien du CNES, démontrait déjà la faisabilité et la pertinence de ce type de propulsion. Lancée en 2003 avec 80 kg de xénon, le moteur de la sonde (4) a, en effet, pu fonctionner pendant près de 5 000h !

Le prochain projet de l’ESA faisant appel à la propulsion plasmique est la sonde BepiColombo : son module électrique devrait lui permettre de voyager 6 années durant pour rejoindre la planète Mercure. Côté vaisseau spatial, la technologie est également très séduisante. Grâce à elle, les Américains envisagent même de rejoindre la planète Mars en seulement 39 jours… Mythe ou réalité ?

(4) moteur à effet Hall PPS®1350-G de la société Snecma


Mars en 39 jours : réalité ou fiction ?
Réponse avec Elisa Cliquet, spécialiste des systèmes de propulsion à la direction des lanceurs du CNES

Voyage vers le futur
Reportage en compagnie de Pascal Bultel, chargé
d’affaire en prospective au CNES

Hayabusa-2, en route vers un astéroïde
Explications avec Francis Rocard, responsable des programmes d’exploration du système solaire au CNES

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