Développement de la micro-propulsion à gaz froid pour une application par satellite
Les micro-engins spatiaux qui ont acquis une énorme popularité au cours de la dernière décennie sont appelés “CubeSat”, une classe bien connue de petits satellites. La fonctionnalité et la popularité croissantes de CubeSat ont aidé les chercheurs à pousser la démonstration technologique vers des performances et une fiabilité efficaces nécessaires aux applications commerciales et gouvernementales. En gardant à l’esprit les débris spatiaux et l’utilisation de combustibles fossiles comme propulseurs, une tentative a été faite pour développer un propulseur vert afin de surmonter les problèmes de débris spatiaux, de toxicité du propulseur et de propulseur abordable. Toute propulsion à base de propergol liquide nécessite un système d’alimentation en liquide et pour cela, utilise du gaz sous pression (essentiellement de l’hélium) pour aider le liquide à s’expulser du réservoir. Mais une fois le propulseur liquide terminé, le gaz sous pression n’est pas utilisé et le système manque de carburant. Ainsi, le travail actuel, en plus d’être utilisé comme propulsion normale à gaz froid, offre également l’avantage d’utiliser des gaz inutilisés du système d’alimentation en cas d’épuisement du carburant liquide. Le présent travail se concentre sur le développement de micro-propulseurs à gaz froid et ses tests expérimentaux dans l’espace et au niveau de la mer à diverses conditions de pression. Un modèle informatique de dynamique des fluides a été développé pour valider ses résultats expérimentaux. La valeur de poussée enregistrée entre les gammes micro à milli Newton pour répondre aux exigences d’assiette et de maintien en station pour le CubeSat de 1 à 50 kg de masse sèche. Des valeurs de poussée de 0,8 mN à une différence de pression de 1 bar à 2,24 mN à une différence de pression de 4 bars ont été rapportées pour les essais en environnement sous vide. C’est presque deux fois la valeur de la poussée obtenue en cas de niveau de la mer pour les différences de pression correspondantes. En outre, les paramètres tels que la pression, la température, le nombre de Mach, le vecteur vitesse, l’impulsion spécifique, l’efficacité de la buse, etc. sont étudiés et rapportés pour 8 cas différents de différence de pression allant de 1 bar de différence de pression à 4 bar de différence de pression respectivement en environnement atmosphérique et sous vide.
