Des Moteurs à Plasma pourraient vous faire voyager dans l’espace

Oubliez les moteurs à essence. Nous sommes sur le point d'avoir des avions qui peuvent voler du sol vers les limites de l'espace, en utilisant uniquement de l'air et de l'électricité.

Les moteurs à réaction traditionnels créent une poussée en mélangeant de l'air comprimé avec du carburant, et enflamment le tout. Le mélange brûlant se développe rapidement, il est expulsé à l'arrière du moteur en le poussant vers l'avant.

 Au lieu de carburant, les moteurs à réaction à plasma utilisent l'électricité pour générer des champs électromagnétiques. Ceux-ci compriment et excitent un gaz, comme de l'air ou de l'argon, dans un plasma - un état ionisé chaud et dense similaire à celui d'un réacteur à fusion ou d'une étoile.

 Les moteurs à plasma ont été étudiés en laboratoire depuis une dizaine d'années, mais la recherche a largement été limitée à l'idée de propulser des satellites, une fois dans l'espace.

 Berkant Göksel de l'Université Technique de Berlin et son équipe souhaitent maintenant la possibilité d’adapter les moteurs à plasma aux avions. "Nous voulons développer un système qui puisse fonctionner au-dessus d'une altitude de 30 kilomètres où les moteurs à réaction standard ne peuvent pas aller", dit-il. Cela pourrait même prendre des passagers au bord de l'atmosphère et au-delà.

 Le défi consistait à mettre au point un moteur de propulsion à plasma respirant qui pourrait être utilisé pour le décollage et le vol à haute altitude.

 Les moteurs à réaction plasma ont  été  conçus pour apporter un approvisionnement en gaz dans le vide,  là où les pressions dans l'atmosphère sont faibles. Désormais, l'équipe de Göksel en a testé un qui peut fonctionner sur l'air à une pression d'1 atmosphère (Journal of Physics Conference Series, doi.org/b66g). «Nous sommes les premiers à produire des jets de plasma rapides et puissants au niveau du sol», explique Göksel. Ces jets de plasma peuvent atteindre des vitesses allant jusqu'à 20 kilomètres par seconde. 

 L'équipe a utilisé un courant rapide de décharges électriques à une longue nano-seconde pour allumer le mélange de propulsion. Une technique similaire est utilisée dans les moteurs à combustion par détonation par impulsions, ce qui les rend plus efficaces que les moteurs à essence standards.

 C'est la première fois que quelqu'un a appliqué la détonation par impulsion aux propulseurs à plasma. Jason Cassibry à l'Université de l'Alabama à Huntsville est impressionné. "Il pourrait étendre considérablement la gamme de tout les avions et réduire le coût opérationnel", dit-il

 Mais il existe plusieurs obstacles avant que la technologie ne puisse propulser un avion réel. Pour commencer, l'équipe a testé des mini-propulseurs de 80 millimètres de long, et un avion commercial aurait besoin d'environ 10 000 d'entre eux pour voler, ce qui rend le design actuel trop complexe pour les avions de cette taille. L'équipe de Göksel prévoit de cibler de plus petits avions et dirigeables pour l'instant. Entre 100 et 1000 propulseurs suffiraient pour un petit avion, ce qui pour l'équipe devrait être réalisable.

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