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Thèse de Lorenzo Nasi le 11 décembre à 14h

Quelques aspects de la modélisation du propulseur à plasmas PEGASES

Lieu  : Palaiseau, amphi Carnot

Résumé  : Le propulseur à plasmas PEGASES (Plasma Propulsion with Electronegatif GASES) est un prototype de propulseur par plasmas développé au Laboratoire de Physique des Plasmas de l’École Polytechnique. Le principe retenu consiste à utiliser un plasma électronégatif et à assurer la poussée par éjection alternée des ions positifs et négatifs après filtrage des électrons par un champ magnétique. Dans ce manuscrit, nous utilisons la modélisation fluide pour étudier par une approche analytique ou numérique légère quelques problèmes de physique des plasmas suggérés par ce prototype, problèmes dont la portée dépasse quelquefois ce dispositif particulier. Dans un premier temps, nous proposons une formulation très générale du calcul de la poussée qui peut être utilisée pour un éventail très large de propulseurs. Ce formalisme permet une estimation de la contribution à la poussée due à l’interaction de la plume du plasma avec le propulseur. Dans un deuxième temps, nous établissons un critère de validité du caractère boltzmannien des électrons dans le cas d’un plasma magnétisé quasi-neutre à haute et basse pressions. Nous montrons que les électrons sont toujours boltzmanniens à l’entrée de la gaine et nous soulignons l’importance d’une détermination auto-cohérente de la température électronique pour l’application du critère lorsque le plasma est confiné. Dans un troisième temps, une étude détaillée du transport en présence d’un champ magnétique oblique est entreprise. Une étude numérique détaillée est réalisée dans différents régimes de pression, ainsi qu’une comparaison avec des approximations analytiques. Enfin, dans une quatrième et dernière partie, nous proposons un modèle simplifié pour le filtrage magnétique des électrons utilisé dans le propulseur PEGASES. Une étude numérique et analytique permet de reproduire qualitativement les profils de température électronique observés expérimentalement en présence d’un champ magnétique axial non uniforme. Les limites et les prolongements possibles de cette étude sont exposés dans une conclusion générale.


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