Depuis 1994, le CNES accompagne les industriels français pour développer des propulseurs plasmiques à effet Hall de nouvelle génération. Un axe technologique, économique et mature qui permet de réduire significativement la masse nécessaire à la mise à poste des satellites !
Informations essentielles
| Mission | Créer une nouvelle génération de satellites n’utilisant que la propulsion électrique pour la mise et le maintien à poste |
|---|---|
| Domaine CNES | Transverse |
| Date de début | Création du projet « satellites à propulsion électrique » en 2015, 1er vol orbital en juin 2017 avec le satellite Eutelsat 172B |
| Partenaires | Safran Aircraft Engines, ESA, CNRS, Thales Alenia Space, Airbus Defense & Space |
| Lieu | Orbite terrestre |
| Durée | Indéterminée |
| Statut du projet | En exploitation |
Chiffres clés
- 30 % gain de masse des satellites par rapport aux propulsions chimiques
- 15 à 25 km/s vitesse des ions éjectés par les propulseurs à effet Hall, ce qui fournit la poussée
- 1000 à 8000 s gamme d’impulsions spécifiques des propulseurs à effet Hall
- Réservoir 10 fois plus petit
Dates clés
- 1er juin 2017 : Lancement de Eutelsat 172B, premier satellite utilisant la propulsion par effet Hall
- 2000 : Le CNES accompagne Safran pour le développement des propulseurs à effet Hall
- 1994 : Le CNES s’implique dans le développement des satellites électriques à effet Hall
- 1990 : Emergence des moteurs plasmiques à effet Hall
Le projet en bref
Depuis la fin des années 1990, un nouveau type de propulsion fait son apparition en orbite : plutôt que d’embarquer des réservoirs d’ergols chimiques lourds et dangereux, les moteurs plasmiques embarquent une petite quantité de gaz inerte (généralement du xénon) expulsé par effet Hall grâce à l’énergie électrique issue des panneaux solaires du satellite. Plus efficaces, les moteurs plasmiques à effet Hall ont le potentiel d’économiser plusieurs tonnes sur un satellite de communication (ou d’augmenter significativement sa charge utile) tout en supprimant les contraintes opérationnelles liées aux ergols chimiques (manipulation, corrosion). En contrepartie, ils génèrent moins de poussée.
Dès 1994, le CNES s’implique dans le développement des satellites électriques à travers les projets français STENTOR puis le projet européen Alphabus/Alphasat. Fort de cette expérience, le CNES accompagne Safran dès le début des années 2000 pour le développement d’une gamme de propulseurs (PPS 1350 puis PPS 5000). Les moteurs à effet Hall sont initialement utilisés pour le maintien à poste des satellites, mais grâce à la recherche et au développement de propulseurs plus puissants et de plateformes adaptées, il est possible de concevoir des satellites « tout électriques » qui utilisent cette technologie pour le transfert vers l’orbite géostationnaire puis le maintien en position durant plus d’une décennie d’opérations.
Rôle du CNES dans le projet
À travers un Programme Investissements d’Avenir (PIA), des subventions pour Charges de Service Publics (SCSP) et la contribution française aux programmes ARTES de l’ESA , le CNES est pilote pour la mise en place de ces nouvelles applications et le transfert de technologie entre la recherche et les industriels : la France dispose d’un leadership à travers les groupes Safran (propulsion), Airbus DS et Thales Alenia Space ayant permis l’adaptation d’une plateforme de satellites existante (Eurostar 3000EOR) et la création des nouvelles générations Space-busNEO, EurostarNEO, Space Inspire et OneSat.
La première démonstration d’un satellite « tout électrique » directement issu de ces programmes a été concrétisée avec le satellite Eutelsat 172B, qui a décollé de Kourou le 1er juin 2017. Équipé de nouveaux propulseurs plasmiques à effet Hall de forte puissance sur une plateforme Eurostar E3000 (Airbus-DS), il ne pesait à son lancement que 3,5 tonnes, soit un gain de masse de plus de 30% sur les satellites de charge utile équivalente, autorisant ainsi son emport sur Ariane 5 en position « basse », avec à la clé d’importantes économies au lancement. La mise à poste d’Eutelsat 172B s’est faite en un temps record (4 mois contre 6 à 7 mois pour les satellites concurrents américains). Il est opérationnel depuis mi-novembre 2017. Le premier satellite basé sur la plateforme SpacebusNEO a été lancé le 17 janvier 2020 (Konnect) et celui basé sur la plateforme EurostarNéo (Hotbird 13F) le 14 octobre 2022.
Contact CNES
Chef du projet Pégase
Christian DUPUY
Courriel : christian.dupuy at cnes.fr