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Moteur ionique

Un moteur ionique est une forme de moteur à réaction où la matière éjectée, l'est sous forme d'ions.

• La vitesse d'éjection est très grande, donc, même si la masse d'ions éjectée est faible, elle permet d'obtenir une accélération sur une très longue durée.
• Ce type de motorisation est employée pour la propulsion de sonde interplanétaire.

Peu de gens le savent, mais les moteurs ioniques sont relativement faciles à mettre au point. La NASA en a testé un avec succès dès 1959. Malheureusement, ils s'usent vite. Il aura fallu attendre le début des années '90 avant qu'on en conçoive un capable de fonctionner pendant assez longtemps pour propulser une sonde. Actuellement, leur durée de vie est actuellement d'un an à puissance maximale. L'agence spatiale américaine espère la faire passer à deux ans.

Comment le moteur ionique fonctionne-t-il? Le carburant de base est le xénon, un gaz inerte quatre fois plus lourd que l'air. On bombarde ce gaz avec des électrons, à l'aide d'une cathode. La collision prive l'atome de xénon de l'un de ses 54 électrons, ce qui lui donne une charge positive : c'est ce que l'on appelle un ion. Cette réaction se produit dans une cage au fond de la laquelle on trouve deux grilles chargées électriquement à 1 280 volts, l'une négative, l'autre positive. Ceci exerce une forte traction électrostatique sur les ions, qui sont expulsés à l'arrière à la vitesse de 100 000 km/h.

C'est cette expulsion brutale qui donne une poussée en sens inverse au moteur. Le tout ne consomme que 2 500 watts de courant, fournis par un panneau solaire, et qu'une faible quantité de xénon. Rien à voir avec les gros réservoirs de carburant des fusées chimiques. Par contre, la poussée est faible : à peine 9 grammes pour les moteurs de Deep Space 1. Bref, sur Terre, la moteur ne peut même pas soulever son propre poids. Ceci peut paraître dérisoire, mais contrairement aux puissants moteurs chimiques, qui tombent à court de carburant au bout de quelques minutes, le moteur ionique peut maintenir sa petite poussée pendant des mois. À la longue, il gagne davantage de vitesse que le système de propulsion concurrent.

Le moteur ionique est donc tout indiqué pour certains types de mission. Celles qui requièrent de grosses charges utiles, par exemple, exigent aussi trop de carburant. Le moteur ionique leur permet de traverser l'espace sans trop augmenter le poids de la sonde. Il devient ainsi possible d'atteindre Mars avec un moteur à ion, d'y faire atterrir une petite fusée chimique, de récupérer des échantillons de sol en orbite martienne et de faire le voyage de retour vers la Terre avec le moteur ionique.

Le moteur ionique, parce qu'il permet d'atteindre de grandes vitesses au bout de quelques mois, est tout indiqué pour les missions très lointaines. La sonde européenne Rosetta, à propulsion chimique, mettra neuf ans à atteindre la comète Wirtanen, en 2011. La NASA, pour sa part, songe à une sonde ionique pour l'atteindre en deux ans et demi à peine. Mieux encore, la sonde aurait encore assez d'énergie à son arrivée pour prendre des échantillons et revenir vers le Terre. Le voyage aller-retour pourrait donc être fini avant même que Rosetta n'atteigne sa cible.

Liens externes

• Moteur ionique sur Cybersciences