Caracterisations spatio-temporelles de jets ioniques : developpement des diagnostics et application a la propulsion ionique

par CHRISTELLE PHILIPPE KADLEC

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de André Bouchoule.

Soutenue en 1998

à Orléans .

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  • Résumé

    Avec l'augmentation de la duree de vie des satellites, des contraintes nouvelles apparaissent dans le domaine spatial. Les systemes de propulsion de type moteur ionique semblent les plus performants pour assurer le maintien d'attitude. La maitrise de leur technologie represente un enjeu important, sur lequel travaille un groupement de recherche mis en place en france en 1996. Dans ce contexte, l'objectif de cette these est d'obtenir des donnees sur les differents modes de fluctuations qui caracterisent les regimes de decharge des moteurs dits stationary plasma thrusters (spt). Afin de qualifier des diagnostics resolus en temps, il nous fallait disposer d'une source ionique delivrant un jet dont on controle les fluctuations d'energie a l'echelle de 10##5 s. Nous l'avons mise au point en utilisant une decharge de type helicon, un extracteur de faisceau d'ions classique a trois grilles et en realisant, de facon originale, un controle rapide du potentiel plasma. Deux diagnostics ont ete mis au point et testes sur cette source, en jets d'ions argon puis xenon (gaz utilise pour les spt). Le premier est un analyseur d'energie ionique multi-grilles de large bande passante (> 100 khz) dont nos tests ont evalue la fonction de transfert. Le second diagnostic fait appel a la fluorescence induite par laser (lif) qui donne acces a la distribution des vitesses via l'effet doppler. Pour la premiere fois nous avons pu demontrer la faisabilite d'une mesure resolue en temps des vitesses ioniques. L'analyseur d'energie a ete utilise pour caracteriser les fluctuations spatio-temporelles du jet du spt implante dans le caisson d'essais pivoine. Les resultats obtenus apportent des informations nouvelles sur le comportement dynamique de la decharge source du jet ionique. Ils mettent en evidence les fortes differences de comportements spatio-temporels des ions des differentes classes d'energie et permettront de nouveaux progres pour la modelisation et l'optimisation des moteurs spt.


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Informations

  • Détails : 156 P.
  • Annexes : 72 REF.

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