Propulsion spatiale

La propulsion spatiale désigne tout système permettant de déplacer un véhicule spatial afin de le placer dans l'espace à partir de la terre, de changer son orbite terrestre ou de changer sa trajectoire interplanétaire. Cela inclut les moyens de propulsion des véhicules spatiaux (fusées, satellites, sondes) ou les systèmes de contrôle d'orbite et d'altitude.

Principe

Le principe général de la propulsion spatiale s'appuie, à quelques exceptions près, sur l'échange de quantité de mouvement entre la matière éjectée et l'engin à propulser. Le bilan de quantité de mouvement s'écrit pour l'engin :

$dP=dm \cdot v_e$

où dP est variation de quantité de mouvement et v_e la vitesse d'éjection de la matière.

Cette variation se traduit, en utilisant la deuxième loi de Newton appliquée sur l'engin, par une force s'exerçant sur l'engin :

$F_p=\frac{dP}{dt} = \dot m \, v_e$

où F_p est la force appliquée sur l'engin et ^{$\dot m$} le débit de matière éjectée.

Performance

Afin de pouvoir classer et comparer les différents types de propulsion, un critère de performance a été établi : l'impulsion spécifique. Il est défini par :

$I_{sp}=\frac {F}{\dot m \, g_0}$

où F est la poussée fournie par la propulsion, ^{$\dot m$} le débit de matière éjectée et g₀ l'accélération due au champ de gravité, supposé constant à proximité de la surface d'une planète.

Structure d'un système propulsif spatial

La structure abstraite suivante peut s'appliquer de façon générale aux différents types de propulseurs :

Classification des différents types de propulsion

La classification des différents types de propulsion peut se faire en trois groupes selon le niveau de technologie nécessaire de développement (se reporter aux notions de TRL et SRL). Cette classification contient néanmoins une part de subjectivité et peut donc être sujette à discussion. Par ailleurs, des combinaisons peuvent intervenir entre les différents types de propulsion.

Propulsion classique

• Propulsion chimique
  • Propulsion à propergol liquide
  • Propulsion à propergol solide
• propulsion à gaz froid

Propulsion avancée

• Propulsion spatiale hybride
• Propulsion nucléaire
• Propulsion électrique :
  • Propulsion électromagnétique : propulseur magnétoplasmadynamique
  • Propulsion électrostatique : Propulseur ionique à bombardement, Propulseur à effet Hall (SPT),
  • Propulsion électrothermique : VASIMR
• Propulsion héliothermique
• Propulsion aérobie
  • Superstato
  • Moteur à ondes de détonation pulsées (PDE)
• propulsion laser
• Voile :
  • Voile solaire
  • Voile magnétique

Propulsion exotique

• Magnétohydrodynamique
• Antimatière
• Moteur d'Alcubierre
• Ascenseur spatial
• Propulsion captive
• Propulsion photonique
• Programme de physique avancée des propulseurs

Voir aussi

• moteur-fusée
• Lancement spatial sans fusées