Des ingénieurs de l'Université de Virginie avancent la technologie de propulsion électrique (EP), cruciale pour l'exploration spatiale future. Le professeur adjoint Chen Cui enquête sur la dynamique des électrons dans les faisceaux de plasma émis par les propulseurs EP, visant à améliorer leur efficacité et leur fiabilité pour les missions de longue durée.
La recherche de Cui, réalisée en collaboration avec le professeur Joseph Wang de l'USC, a été publiée en décembre 2024, fournissant des aperçus sur le comportement des électrons dans le plasma. Cette compréhension est essentielle car le panache émis par les propulseurs, plutôt que de servir simplement d'échappement, joue un rôle critique dans l'intégrité du système de propulsion.
Les systèmes de propulsion électrique offrent des avantages significatifs par rapport aux fusées chimiques traditionnelles, notamment une plus grande efficacité énergétique et la capacité de parcourir de plus longues distances avec moins de carburant. Ils sont particulièrement adaptés aux missions comme le programme Artemis de la NASA, qui vise à ramener des humains sur la Lune et éventuellement à envoyer des astronautes sur Mars.
Cependant, l'interaction entre le panache de plasma et les composants de l'engin spatial pose des défis. Si des particules s'écoulent vers l'engin spatial, elles risquent d'endommager des équipements essentiels. Par conséquent, une compréhension approfondie du comportement du panache est nécessaire pour le bon fonctionnement des propulseurs EP sur de longues périodes.
Cui utilise des simulations informatiques avancées alimentées par des superordinateurs pour analyser le comportement du plasma dans les systèmes EP. Ses résultats révèlent que la distribution de la vitesse des électrons dans le faisceau présente des motifs distincts, qui diffèrent en fonction de la température et de la vitesse, indiquant la complexité des interactions électroniques.
Ces découvertes pourraient améliorer considérablement la conception et le fonctionnement des systèmes de propulsion électrique, garantissant leur efficacité pour les missions spatiales à long terme et renforçant les efforts internationaux en exploration spatiale.