Des chercheurs de l'Agence spatiale européenne testent ce qu'ils décrivent comme le moteur le plus petit, mais le plus précisément contrôlable jamais construit pour l'espace. Mesurant 10 centimètres (4 pouces) de diamètre et produisant une faible lueur bleue pendant son fonctionnement, le moteur à émission de champ électrique, ou FEEP, produit une poussée moyenne équivalente à la force d'une chute de cheveux. Mais sa plage de poussée et sa contrôlabilité sont bien supérieures aux propulseurs plus puissants, et seront importantes pour une future mission spatiale qui testera la théorie générale de la relativité d'Einstein.
"La plupart des systèmes de propulsion sont utilisés pour faire passer un véhicule de A à B", a expliqué Davide Nicolini du département des projets scientifiques de l'agence, en charge de la recherche moteur. "Mais avec FEEP, l'objectif est de maintenir un vaisseau spatial dans une position fixe, compensant même les plus petites forces qui le perturbent, avec une précision qu'aucune autre conception de moteur ne peut égaler."
Regarder comment les objets se comportent lorsqu'ils sont séparés de toutes les influences extérieures est une ambition de longue date des physiciens, mais cela ne peut pas se faire dans le champ de gravité de la Terre. Ainsi, une mission de la prochaine décennie appelée LISA Pathfinder (antenne spatiale à interféromètre laser) parcourra 1,5 million de kilomètres (900 000 miles) vers l'un des points lagrangiens, L-1. Là, la gravité du Soleil et de la Terre s’annulent, de sorte que le comportement d’une paire d’objets de test flottant peut être surveillé avec précision.
Mais pour détacher complètement l'expérience du reste de l'Univers, il restera encore quelques per-turbations à surmonter, notamment la pression légère mais continue de la lumière solaire elle-même. C'est là que FEEP entre en jeu. Il fonctionne sur le même principe de base que les autres moteurs ioniques embarqués à bord de la mission SMART-1 Moon de l'ESA et d'autres vaisseaux spatiaux: l'application d'un champ électrique sert à accélérer les atomes chargés électriquement (appelés ions), produisant une poussée .
Mais alors que la poussée des autres moteurs ioniques est mesurée en millinewtons, les performances de FEEP sont évaluées en termes de micronewtons - une unité mille fois plus petite. Le moteur a une plage de poussée de 0,1 à 150 micronewtons, avec une capacité de résolution meilleure que 0,1 micronewtons dans une réponse en temps d'un cinquième de seconde (190 millisecondes) ou mieux.
Le moteur utilise du césium métal liquide comme propulseur. Par capillarité - un phénomène associé à la tension superficielle - le césium s'écoule entre une paire de surfaces métalliques qui se terminent par une fente tranchante comme un rasoir. Le césium reste à l'embouchure de la fente jusqu'à ce qu'un champ électrique soit généré. Cela provoque la formation de minuscules cônes dans le métal liquide qui ont chargé des atomes sortant de leurs pointes pour créer une poussée.
Douze propulseurs seront utilisés pour le LISA Pathfinder. En collaboration avec un autre système de propulsion conçu par la NASA, les propulseurs devraient fournir un contrôle directionnel au moins 100 fois plus précis que tout engin spatial auparavant; jusqu'à un millionième de millimètre.
LISA implique trois satellites distants jusqu'à cinq millions de kilomètres (trois millions de miles) et reliés par des lasers, en orbite autour du Soleil. Le but est de détecter des ondulations dans l’espace et le temps connues sous le nom d’ondes gravitationnelles, prédites par la théorie de la relativité générale d’Einstein mais jusqu’à présent non détectées. Les ondes provoqueraient de minuscules variations de la distance mesurée entre les satellites.
Le moteur a été testé le mois dernier, et une fois les tests analysés et le concept prouvé, la technologie FEEP a été affectée à un large éventail d'autres missions, notamment des vols de formation de précision pour l'astronomie, l'observation de la Terre et des satellites sans traînée pour cartographier les variations. dans la gravité de la Terre.
Source: ESA
