L'Agence spatiale européenne a rapporté le premier essai d'un statoréacteur ionique utilisant l'air de l'atmosphère environnante comme carburant. Un communiqué de presse publié sur le site officiel de l'agence indique qu'à l'avenir, ces moteurs pourront être utilisés dans de petits satellites, ce qui leur permettra de fonctionner pendant une durée presque illimitée sur une orbite à une altitude de 200 kilomètres ou moins.
Les moteurs ioniques sont basés sur le principe de l'ionisation des particules de gaz et de leur accélération à l'aide d'un champ électrostatique. En raison des caractéristiques de conception, les particules de gaz dans ces moteurs sont accélérées à des vitesses beaucoup plus élevées que dans les moteurs chimiques. Les moteurs ioniques sont capables de créer une impulsion spécifique beaucoup plus élevée et présentent une consommation de carburant plus faible, mais ils présentent un inconvénient majeur: ils créent une poussée extrêmement faible par rapport aux moteurs chimiques conventionnels. C'est pourquoi les moteurs ioniques sont désormais rarement utilisés dans la pratique. Des exemples récents de leur utilisation incluent peut-être le vaisseau spatial Dawn, actuellement en orbite autour de la planète naine Ceres, et la mission BepiColombo d'exploration de Mercure, qui débutera à la fin de 2018.
Schéma d'un moteur à air ionique statoréacteur.
La configuration standard des propulseurs ioniques utilisés aujourd'hui suppose une alimentation en carburant, qui est généralement du gaz xénon. Mais il y a aussi le concept de statoréacteurs ioniques, qui n'a jamais été utilisé dans des missions spatiales réelles. Il diffère des moteurs ioniques conventionnels en ce que la source de carburant n'est pas un approvisionnement limité en gaz, qui doit être chargé dans le réservoir avant le lancement, mais directement de l'air de l'atmosphère terrestre ou d'un autre corps avec une atmosphère.
En théorie, un petit vaisseau spatial équipé d'un tel moteur peut être en orbite basse presque pour toujours à une altitude de 150 kilomètres. Dans ce cas, le freinage atmosphérique sera compensé par la poussée du moteur, qui aspire l'air de cette atmosphère.
En 2009, l'Agence spatiale européenne a lancé le satellite GOCE qui, grâce à un moteur ionique toujours allumé alimenté en xénon, est en orbite de 255 kilomètres depuis près de cinq ans. À la suite de l'expérience, l'ESA a décidé de commencer à développer un concept de statoréacteur ionique pour des satellites similaires en orbite basse.
Installation d'échantillonnage de gaz.
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Test de moteur ionique avec du xénon comme carburant.
Le prototype a été testé dans une chambre à vide. Au départ, du xénon accéléré était introduit dans l'installation. Dans le cadre de la deuxième partie de l'expérience, un mélange d'oxygène et d'azote a commencé à être introduit dans le système d'admission de gaz, qui simulait la composition atmosphérique à une altitude de 200 kilomètres. Dans la dernière partie du test, les ingénieurs ont utilisé un mélange d'air pur pour tester la fonctionnalité du système en mode principal.
Test du moteur ionique avec de l'air comme carburant.
Nikolay Khizhnyak