Traces du courant ionique enregistrées dans le faisceau de plasma du propulseur à arc sous vide PJP équipé d’une cathode en cuivre.
La figure ci-dessus montre la forme d’onde du courant ionique mesurée au cours d’une impulsion de courant à l’aide de sondes de Faraday dans la plume plasma du propulseur à arc sous vide (VAT en anglais) Plasma Jet Pack de COMAT équipé d’une cathode en cuivre (Cu). Les enregistrements ont été réalisés dans le cadre de la thèse d’Etienne Michaux financée par le CNES et COMAT. L’écart temporel entre l’intensité maximale de chaque courbe permet de déterminer la vitesse des ions connaissant la distance qui sépare les deux sondes. Il s’agit de la méthode dite de « temps de vol ».
Cette mesure indique ainsi que les ions atteignent une vitesse de 160 km/s, indépendamment de leur charge électrique, ce qui correspondrait à une impulsion spécifique (Isp) de 16330 s ! Il s’agit à notre connaissance du record d’Isp pour un propulseur ionique, cette valeur étant supérieure à celle obtenue avec un propulseur de la même famille par la startup Neumann Space.
Une telle valeur est cependant rare et statistiquement peu représentative, la valeur moyenne de la vitesse des ions dans les conditions de cette expérience se situant autour de 35 km/s. L’origine de ces bouffées d’ions ultra-rapides n’est pas connue. Il peut s’agir de l’effet d’instabilités à fort courant ou bien de la production d’ions hautement chargés accélérés électrostatiquement.
Les lecteurs intéressés pourront trouver des mesures et des informations additionnelles dans un article paru récemment dans la revue scientifique Aerospace : Time-of-flight measurements in the jet of a high-current vacuum arc thruster, Aerospace 10 1011 (2023).