Accueil > A propos du LPP > Communication > Actualités archivées > 2022 > Benjamin Esteves a soutenu sa thèse "Investigation of iodine plasmas for space propulsion applications"
Benjamin Esteves a soutenu sa thèse "Investigation of iodine plasmas for space propulsion applications"
Toutes les versions de cet article : [English] [français]
Le 13 décembre 2022, Benjamin Esteves a soutenu sa thèse "Investigation of iodine plasmas for space propulsion applications".
Résumé :
Depuis les années 1960, le gaz privilégié dans le domaine de la propulsion spatiale électrique est le xénon, un atome lourd et facile à ioniser. Néanmoins, sa production annuelle limitée et une demande grandissante obligent à trouver une alternative pérenne, aux performances comparables. L’iode est un candidat viable pour lui succéder. Dans ce travail, nous tâchons de comprendre comment et pourquoi l’iode, à l’état plasma, peut envisager sereinement la bataille avec ses concurrents dans la course à l’espace.
D’une part, ont été mis en place et développés, deux montages expérimentaux de plasmas d’iode (un propulseur à grille et une cellule en quartz) au sein desquels différents diagnostiques électriques et optiques (sonde de Langmuir, photodétachement, absorption, TALIF) ont été développés et appliqués avec succès, dont certains pour la première fois. Ces travaux expérimentaux ont permis de mesurer les valeurs absolues de densité et de température de différentes espèces du plasmas, mettant en lumière des mécanismes de chauffage important.
D’autre part, un travail rigoureux de bibliographie sur les données collisionnelles de l’iode atomique et moléculaire, a permis de développer des outils de simulation numérique visant à reproduire le fonctionnement des plasmas d’iode. Premièrement, un modèle 0D, a été mis à jour et enrichi pour prendre en compte le chauffage des espèces neutres. Deuxièmement, un modèle multi-fluide 1D des trois espèces neutres majoritaires (atome dans son niveau fondamental, premier état atomique excité et molécule) a été développé afin de simuler leurs densités, vitesses et températures le long de l’axe de poussée.
Les comparaisons expériences-modèles ont montré que : (i) à faible débit d’injection, le plasma est complètement dissocié et composé d’atomes I, d’ions I+ et d’électrons. Dans ce régime de fonctionnement, où la dissociation est peu coûteuse énergétiquement, l’iode peut révolutionner le domaine de la propulsion électrique en étant plus performant que ses concurrents nobles (argon, krypton et xénon) ; (ii) à plus haut débit, les molécules ne sont plus négligeables et produisent facilement des ions négatifs I- et moléculaires I2+. Dans ces conditions là, l’iode n’est plus compétitif pour la propulsion, le krypton offrant même de meilleures performances.
Jury :
Président : Jérôme Perez, Professeur, ENSTA Paris
Rapporteur : Stéphane Mazouffre, Directeur de recherche, CNRS-ICARE
Rapporteur : Daniel Comparat, Directeur de recherche, CNRS-LAC
Examinateur : Trevor Lafleur, Senior scientist, ThrustMe
Examinateur : Emilie Despiau-Pujo, Maître de conférence, Université Grenoble-Alpes
Examinateur : Olivier Duchemin, Ingénieur, Safran
Directeur : Pascal Chabert, Directeur de recherche, CNRS-LPP
Co-directeur : Cyril Drag, Directeur de recherche, CNRS-LPP

Dans la même rubrique :
- Le premier symposium international sur le recyclage du CO2 par plasma/catalyse clôture le projet H2020 PIONEER
- Champ ambipolaire électrostatique dans les plasmas poussiéreux
- Ouverture des candidatures pour le Master M2 de Physique des Plasmas et de la Fusion
- Une conférence grand public à propos de l’influence du Soleil sur la Terre et de la mission Solar Orbiter au parc du château de Plaisir
- Lui Habl a soutenu sa thèse "Étude des phénomènes de panache des propulseurs ioniques à grille, polarisés en courant continu et en radiofréquence"
- Article de revue sur la physique des jets de plasmas à pression atmosphérique et leurs interactions avec des surfaces
- Le LPP a la tristesse de vous faire part du décès de Catherine Jégu
- Giulia Cozzani, ancienne doctorante du LPP a obtenu le Prix Vincenzo Ferraro 2022
- Audrey Chatain lauréate du prix René Pellat 2021 de la Société Française de Physique (SFP)
- Ecole d’été 2022 pour les L3/M1 : « A la découverte des Plasmas : Du laboratoire à l’Univers lointain »
- Une compétition pour la rotation spontanée du plasma
- Henri Decauchy a soutenu sa thèse « Physique des jets de plasma froid : étude fondamentale des streamers guidés et applications à l’oncologie »
- Les plasmas pour l’utilisation des ressources in situ (ISRU) dans les missions Martiennes
- Fête de la Science 2022
- Cérémonie de remise du prix plasma 2019 de l’AVS (American Vacuum Society) pour Jean-Paul Booth
- Robin Varennes a soutenu sa thèse "Génération d’écoulements dans les plasmas de tokamak : compétition et synergies entre turbulence et effets néoclassiques"
- Jonas August a soutenu sa thèse "Etude des effets d’un plasma froid d’air ambiant sur la physiologie des graines d’Arabidopsis"
- Soboh Alqeeq a soutenu sa thèse "Processus de conversion d’énergie liés aux fronts de dipolarisation dans la queue géomagnétique"
- Une conférence grand public sur la mission Solar Orbiter et les éruptions solaires au Museum d’histoire naturelle de Nantes
- Un diagnostic virtuel de diffusion Thomson collective pour étudier les instabilités de dérive d’électrons dans les propulseurs à effet Hall