1. Modélisation multi-échelle du couplage électrostatique entre le propulseur plasmique et l'engin spatial - comparaison avec les mesures en vol d'Express-A
- Author
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Nicolle, Lucas, Sarrailh, Pierre, Hess, Sébastien, Villemant, Marc, Garrigues, Laurent, Payan, Denis, and CRETIN, Dorine
- Subjects
Environnement spatial satellite ,Charge satellite ,[SPI] Engineering Sciences [physics] ,SPACECRAFT PLASMA ENVIRONMENT ,THRUSTER ,SPACECRAFT CHARGING ,Propulsion ,[PHYS] Physics [physics] - Abstract
Thruster plume simulations often use a hybrid approach, modeling ions as particles and electrons as a fluid. Nevertheless, the definition of the pressure law in the fluid transport of electrons can be quite challenging. In this paper, the consequence of the pressure law assumption on plasma plume simulation results is deeply analyzed. To validate our approach, modeling outcomes must be compared with experimental results. This has been done through comparisons between simulation results and in-flight data taken from the Retarding Potential Analyzers (RPA) placed on the solar arrays on the Russian geostationary telecommunication satellite Express-A #3. The RPA allows the measurements of ion current at different distances and field of view configurations with regard to the thrusters. In this paper, a new method to couple plasma simulation to an RPA analytical model is presented. It enables to couple a plasma simulation to an advanced analytical RPA probe model, taking into account the effects of misoriented RPA. Results demonstrate that the electron pressure law can significantly affect primary ion trajectories. The results are compared to Express-A RPA data., Les simulations de panache de propulseur utilisent souvent une approche hybride, modélisant les ions comme des particules et les électrons comme un fluide. Néanmoins, la définition de la loi de pression dans le transport fluide des électrons peut être assez difficile. Dans cet article, la conséquence de l'hypothèse de la loi de pression sur les résultats de la simulation du panache de plasma est analysée en profondeur. Pour valider notre approche, les résultats de la modélisation doivent être comparés aux résultats expérimentaux. Cela a été fait grâce à des comparaisons entre les résultats de simulation et les données en vol tirées des analyseurs de potentiel retardateur (RPA) placés sur les panneaux solaires du satellite de télécommunication géostationnaire russe Express-A #3. Le RPA permet les mesures de courant ionique à différentes distances et configurations de champ de vision par rapport aux propulseurs. Dans cet article, une nouvelle méthode pour coupler la simulation de plasma à un modèle analytique RPA est présentée. Il permet de coupler une simulation plasma à un modèle de sonde RPA analytique avancé, prenant en compte les effets d'une RPA mal orientée. Les résultats démontrent que la loi de pression électronique peut affecter de manière significative les trajectoires des ions primaires. Les résultats sont comparés aux données Express-A RPA.
- Published
- 2022