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pk Xe ? inerte, facilement ionissable et grande masse atomique=dense=plus  pr un m^ volume
futur, projets ? clear les débris spatiaux en les ralentissant=diminution de l'alt=désintergartion en rentrabnt dans atm

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"Le futur de l'aviation ne devrait pas résider dans des choses comme les hélices et les turbines. Cela devrait plutôt ressembler à Star Trek, avec une sorte de lueur bleue et quelque chose qui plane dans les airs..." Steven Barrett, MIT.

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Ce débit massique est très faible, il ne confère pas à la sonde une poussée très importante. Mais dans l'espace, en absence de frottements, la faible accélération aura un grand effet avec le temps. Pour des sondes d'exploration, ce n'est pas grave qu'il faille attendre 200 ans avant qu'elle atteigne sa cible.

Il lui a néanmoins fallu 13 mois à la sonde SMART-1 pour atteindre sur la Lune contre 4 jours seulement lors des missions Appolo. Ainsi le moteur ionique possède nombreux avantages et inconvénients. Parmi ses qualités, on trouve son impulsion spécifique énorme, sa très faible consommation (80kg de Xe = 5000 heures de fonctionnement) et des poussées très précises pour rectification de trajectoire. Du coté des inconvénients, il est peu efficace à basses vitesses, les grilles peuvent se corrompre avec le jet d'ions, la durée de voyage n'est pas acceptable pour des humains, il est très lourd, et le xénon reste relativement cher ($850/kg).

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Un moteur ionique fonctionne de la manière suivante (voir schéma) : des atomes neutres de xénon sont injectés dans le cœur du réacteur. Des électrons sont bombardés sur les atomes grâce à un canon à électrons. Lorsque ceux-ci vont entrer en collision avec les atomes de xénon, ils vont les ioniser et les transformer en ion xénon+, en émettant deux électrons qui vont pouvoir à leur tour, ioniser d'autres atomes. Il va alors se former un plasma. A cause de la pression du milieu, les ions vont passer la première grille chargée positivement. Étant chargés positivement, les ions vont ainsi se retrouver attirés par la grille négative de l'autre coté, ce qui va fortement les accélérés. Une fois la grille passée, un autre canon à électron a pouvoir neutraliser les ions xénon+ pour qu'ils ne soient pas ré-attirés par la grille.

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Le moteur ionique, propulseur de demain ? 

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Le moteur ionique, propulseur de demain ? 

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e = 1.60*10-19 C (charge élémentaire)
mu = 2.18*10-²⁵ kg (masse du proton Xe+)
deltaV = 700V  (différence de potentielle)
d = 2.50*10⁻³ m  (distance AB entre les grilles)
N =  2.20*10^3  (nombre de trous en vis-à-vis )
A = 3.14*10⁻⁶ m² (Aire du trou )

tout arrondi à 10⁻³

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Il est possible de calculer la vitesse des électrons en sortie de grille :

Delta Ec = Somme (W(F)a->b)
= w(Fe)a->b
0.5mvb²-0.5mva² = fe ° ab
0.5mvb² = qE ° ab = qV/ab * ab = qV
vb = sqrt ( 2eV/m) = 32*10^3 m/s

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La vitesse est environ 8 fois plus grande que celle d'un moteur à combustion classique ; ce qui présente des points positifs.

On peut alors calculer la poussée de la sonde. En effet, la poussée des gaz sur la fusée est égale au produit de la vitesse par le débit massique.

Dmtot = Rho · A ·v · N
= 1,34*10^-7 kg/s
Fp = Dm*v = 4,3*10^-3 N

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1kg de Xe consommé sur 3 mois
force de poussée : 4.3*10^-3 N

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Ainsi, le moteur ionique semble être bien adapté aux sondes spatiales et pour les missions proches d'exploration et d'observation. Cependant, les moteurs à combustion demeurent idéaux pour le transport d'astronautes, et il serait préférable d'utiliser des autres types de moteurs plasmiques pour des voyages plus longs vers Neptune par exemple tels que les moteurs MDP et VASIMR...

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ESA PR 60-2003.SMART-1

Un exemple d'application de moteur ionique est la sonde spatiale SMART-1. Sonde conçue par l'ESA ayant pour objectif la Lune, elle fut lancée en 2003. Son moteur ionique a été mis en marche une semaine après lancement et fonctionne de manière continue quand les panneaux solaires lui fournissent l'énergie radiative nécessaire. Le moteur a été utilisé pour sortir de l’orbite terrestre jusqu’à la descente lunaire.
Mais avant SMART-1, il y eut DEEP SPACE 1 lancée en 1998 avec pour mission du vol à coté d'astéroïdes et comètes. À la fin de la mission, la vitesse de Deep Space 1 avait augmenté, grâce au moteur ionique, de 4,5 km/s, après l’usage de seulement 81,5 kilogrammes.
Le satellite Artémis a été sauvé d'un mauvais lancement qui l'avait placé sur une orbite plus de deux fois inférieure à celle prévue . Propulsé par ses moteurs ioniques qui n'avaient pourtant pas été conçus à cette fin, il a rejoint l'altitude souhaitée au bout de 18 mois. Le module chinois Tianhe amarré à l'ISS l’année dernière est pourvu de 4 propulseurs ioniques ☺.

Mais le domaine spatiale n'est pas l'unique application des moteurs ioniques. En 2018, une équipe du MIT a fait voler un premier prototype d'avion à propulsion ionique, ayant pour avantages de ne pas polluer et d'être silencieux.

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ionnnn

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Le propulseur ionique est une forme de propulsion électrique utilisée principalement par les vaisseaux spatiaux. Le poussée est crée en accélérant des ions, c'est-à-dire des particules chargées à très haute vitesse grâce à des grilles polarisées.
C'est le physicien Harold Kaufman qui crée le premier en 1959 et le test sur la sonde SERT-1 fonctionnant pendant une demi-heure.

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équa diff tps de charge

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 Les supercondensateurs vont-ils remplacer les batteries dans les véhicules électriques ?

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 Les supercondensateurs vont-ils remplacer les batteries dans les véhicules électriques ?

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Un condensateur est un composant électrique constitué de deux armatures conductrices dont les surfaces en regard l'une de l'autre sont proches et séparées par un isolant, généralement de la céramique ou de l'air appelé le diélectrique. Il possède plusieurs intérêts : filtrer un courant, séparer le courant alternatif du courant continu, traiter des signaux périodiques ou encore stocker de l'énergie électrique : c'est le cas des supercondensateurs. Dans ceux-ci, le diélectrique est remplacé par un électrolyte, c'est-à-dire substance contenant des ions mobiles. La charge des plaques est alors compensée par des ions de charge opposée, qui sont attirés à leur surface. On obtient ainsi deux doubles couches dites de Helmholtz, que l'on pourrait apparenter à deux condensateurs en série. Leur avantages est de pouvoir stocker une quantité d'électricité entre les condensateurs et les batteries, mais de se charger et décharger bien plus rapidement.

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Exemple : Dans les moyens de transport, bus, trams, avion (PORTES A380), trains (start loco)

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définition plasma
qsuantité de mvt
moteurs MDP ou VASIMR
supercondensateur vs condenateur