Domaine technique

La présente invention concerne un procédé de contrôle d'un propulseur ionique. Elle concerne également un système de propulsion ionique mettant en œuvre un tel procédé.

Le domaine de l'invention est, de manière non limitative, celui de la propulsion des engins spatiaux.

État de la technique

Pour les engins spatiaux, tels que des satellites, différentes technologies de propulsion sont connues, telles que la propulsion chimique, la propulsion à gaz froid, ou la propulsion électrique.

Les satellites miniaturisés, tels que les CubeSats, sont de plus en plus utilisés pour la transmission d'informations et l'exploration spatiale.

Contrairement aux satellites conventionnels, les satellites miniaturisés permettent de considérablement réduire le coût associé à leur déploiement. Ces satellites ont également l'avantage de présenter une plus grande maniabilité.

Pour ces petits satellites, des systèmes de propulsion et de contrôle appropriés sont nécessaires. Les technologies de propulsion connues ont cependant l'inconvénient qu'elles ne s'adaptent pas facilement à des satellites de petite taille pour des raisons techniques ou d'efficacité. Par exemple, la vitesse d'échappement de ces propulseurs chimiques est limitée par l'énergie spécifique inhérente libérée par la combustion. De plus, les réservoirs de combustible et les systèmes d'alimentation pour les propulseurs chimiques ou ceux à base de gaz ionisés sont volumineux et lourds, ce qui les rend incompatibles avec la propulsion des satellites miniaturisés et les petits engins spatiaux.

Des propulseurs basés sur des électrosprays, appelés propulseurs ioniques, ont été proposés. La technologie de l'électrospray est une forme de propulsion électrique qui génère de la poussée à partir d'un liquide ionique en éjectant et en accélérant des ions dans un champ électrostatique de l'ordre du milliard de Volts par mètre. Un exemple est celui des propulseurs utilisant la propulsion électrique à émission de champ. Ce type de propulseur est notamment adapté pour les applications nécessitant des valeurs de poussée dans le domaine du micro-Newton à quelques milli-Newton pour contrôler l'orientation et la position d'engins spatiaux ayant des masses comprises entre 1 kg et 300 kg.

Les propulseurs ioniques consistent essentiellement en une électrode d'émission comprenant un ensemble d'émetteurs, une électrode d'extraction, un réservoir d'agent propulseur et, dans certains cas, une électrode d'accélération.

Un exemple d'un tel système est décrit dans P. C. Lozano, « Less in Sapce », American Scientist, Volume 104, Page 270 (2016). L'électrode d'émission présente une pluralité d'émetteurs alignés en forme de pointes poreuses infusées de liquide ionique, ainsi qu'une électrode d'extraction et une électrode d'accélération dont les ouvertures respectives sont alignées avec les pointes.

Un autre exemple d'un système de propulsion ionique est décrit dans S. Dandavino et al., « Microfabricated electrospray emitter arrays with integrated extractor and accelerator électrodes for the propulsion of small spacecraft », J. Micromech. Microeng., 24, 075011 (2014), dans lequel les émetteurs comprennent un micro-tube capillaire pour amener le liquide propulseur à son extrémité d'où il est ionisé.

Un autre exemple d'un système de propulsion ionique est décrit dans I. Vasiljevich et al., « Development of an Indium mN-FEEP Thruster », 44th AIAA/ASM E/SAE/AS EE Joint Propulsion Conférence & Exhibit, 21 - 23 July 2008, Hartford, CT, dans lequel un film d'indium liquide amené à son point de fusion par chauffage diffuse dans une ensemble de structures micro-poreuses d'où il est ionisé par l'application d'un champ électrique.

Une différence de potentiel de l'ordre de 1-10 kV est appliquée pour générer un fort champ électrique local à la pointe de l'émetteur. Ce champ électrique déforme le film de propulseur liquide en une structure conique dite cône de Taylor situé à la pointe de l'émetteur et extrait des particules chargées au sommet du cône. Les particules chargées sont ensuite accélérées à des vitesses élevées de l'ordre de quelques dizaines de kilomètres par seconde par le champ électrique appliqué. La poussée d'un propulseur ionique est une fonction du flux, ou courant d'émission, et de la vitesse des ions éjectés par celui-ci. Pour un fonctionnement efficace d'un tel propulseur, le flux et la vitesse des ions éjectés doivent être contrôlés.

Exposé de l'invention

Un but de la présente invention est de proposer un procédé de contrôle d'un propulseur ionique permettant de contrôler la vitesse des ions éjectés indépendamment du courant d'émission.

Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de contrôle d'un propulseur ionique permettant de contrôler la poussée du propulseur indépendamment de la polarité des ions émis.

Il est encore un but de la présente invention de proposer un procédé de contrôle d'un propulseur ionique permettant une opération prolongée sans déplétion des espèces ioniques émises et donc une accumulation de contre-ions dans le propulseur.

Il est encore un but de la présente invention de proposer un procédé de contrôle d'un propulseur ionique présentant une grande efficacité et qui convient à une utilisation dans des nano-satellites (environ 1 kg - 50 kg) et des micro satellites (environ 50 kg - 300 kg).

Au moins un de ces buts est atteint avec un procédé de contrôle d'un propulseur ionique, le propulseur ionique comprenant une électrode d'émission, une électrode d'extraction et un liquide conducteur déposé sur l'électrode d'émission, le propulseur ionique étant adapté pour émettre un faisceau ionique lorsqu'un champ électrique est appliqué au liquide conducteur, le faisceau ionique étant adapté pour procurer une poussée au propulseur, la poussée dépendant d'un courant d'émission le m et d'une vitesse d'émission d'ions, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes :

- réglage du courant d'émission à une valeur de consigne I _c par l'application d'un potentiel d'émission seuil 1/seuii à l'électrode d'émission au moyen d'un générateur de courant ; et - lorsque la valeur de consigne h du courant d'émission est atteinte, réglage de la vitesse d'émission par l'application d'un potentiel d'extraction I xt à l'électrode d'extraction au moyen d'un générateur de tension, de sorte à porter le potentiel d'émission 14m à une valeur prédéterminée 14m = 1/seuN + I xt.

La poussée du propulseur, appelée thrust e n anglais et exprimée en Newtons, est définie comme :

[Math 1]

avec respectivement q la charge de la particule éjectée, m sa masse, Iem le courant ou le flux éjecté et 14m le potentiel de l'émetteur.

Le procédé de contrôle d'un propulseur ionique selon l'invention propose une étape de réglage du courant d'émission, correspondant à une phase d'activation du propulseur, et une étape de réglage de la vitesse d'émission, correspondant à une phase d'augmentation de la vitesse des ions éjectés.

Pendant la phase d'activation, l'éjection d'ions est amorcée, en appliquant un potentiel d'émission sur l'électrode d'émission au moyen d'une source de courant. Ainsi, un champ électrique local est créé au niveau de l'électrode d'émission de l'ordre, par exemple, de 10 ⁹ V/m, nécessaire à l'éjection d'ions par évaporation de champ. Le flux, ou le nombre d'ions éjectés est déterminé par une valeur de consigne du courant d'émission, cette valeur étant délivrée et régulée par la source de courant. La valeur de consigne du courant d'émission est atteinte avec un potentiel d'émission seuil. La source de courant est constituée, par exemple, par une alimentation haute tension opérée en mode « source de courant », adaptée pour délivrer rapidement le courant d'ions souhaité.

Pendant la phase d'augmentation de la vitesse des ions, la vitesse, et donc l'énergie, des ions éjectés est choisie en portant l'électrode d'extraction à un potentiel d'extraction au moyen d'une source de tension. Le réglage du potentiel d'extraction permet donc de choisir, ajuster et maintenir la vitesse, et donc le potentiel faisceau des ions à un niveau souhaité. Ici, le terme potentiel faisceau désigne le potentiel résultant entre les potentiels d'émission et d'extractions appliqués aux électrodes d'émission et d'extraction, respectivement. Lorsque la valeur seuil du potentiel d'émission évolue, le potentiel faisceau peut ainsi être ajusté pour maintenir un fonctionnement correct du propulseur pendant de longues périodes. Par exemple, la valeur seuil peut augmenter dû à la déplétion d'espèces dans le liquide conducteur, et simultanément une accumulation des contre-ions qui vont affecter la mobilité des espèces ioniques d'intérêt. Il est donc possible de suivre la dégradation du liquide conducteur en observant l'évolution de la valeur seuil du potentiel d'émission ou la valeur du potentiel faisceau ajusté. Aussi, il est possible d'introduire, de manière automatisée, des contre-mesures pour ne pas dépasser un seuil de déplétion critique pour l'espèce ionique émise ainsi que le corollaire qui est l'accumulation des contre-ions et ainsi protéger le propulseur de réactions chimiques dégradantes dû à ces mécanismes croisés d'accumulation et déplétion cumulatifs.

Grâce au procédé de contrôle selon l'invention, l'émission et l'accélération des ions sont contrôlées indépendamment l'un de l'autre, permettant une exploitation améliorée et prolongée du propulseur ionique. Aussi, le procédé de contrôle selon l'invention permet l'éjection et l'accélération d'ions indépendamment quelle que soit leur polarité.

Préférentiellement, l'étape de réglage du courant d'émission peut être réalisée par l'augmentation progressive de la valeur du potentiel appliqué à l'électrode d'émission de 0 à la valeur de seuil 1/seuii pour laquelle le courant d'émission le m atteint la valeur de consigne I _c .

Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, l'étape de réglage de la vitesse d'émission peut être réalisée par l'une des étapes suivantes :

- application d'un potentiel de 0 V,

- application d'un potentiel du même signe que le potentiel d'émission, ou

- application d'un potentiel de signe opposé par rapport à celui du potentiel d'émission.

Dans le cas d'un potentiel d'extraction I xt de même signe que le potentiel d'émission 14m, il est possible d'augmenter, d'ajuster et de maintenir le potentiel faisceau à une valeur où l'efficacité propulsive du propulseur est maximale, tout en restant dans les limites de la valeur des potentiels disponibles, par exemple à bord d'un satellite.

Dans le cas d'un potentiel d'extraction l/ _ext de signe opposé que celui du potentiel d'émission 14m, il est possible de réduire, d'ajuster et de maintenir le potentiel faisceau à une valeur de potentiel disponible pour le propulseur. Par exemple, si le potentiel seuil est de 7 kV, alors que la valeur du potentiel maximum disponible est de seulement 5 kV, il est possible, en appliquant -2 kV à l'électrode d'extraction, d'obtenir une émission d'ions un potentiel faisceau de 5 kV et ainsi de rester dans la gamme des tensions disponibles.

Dans le cas d'un potentiel d'extraction de 0 V, l'émission des ions est obtenue pour le potentiel seuil appliqué à l'électrode d'émission.

Selon un exemple, l'étape de réglage du courant d'émission peut comprendre une étape d'asservissement de la valeur de consigne h du courant d'émission.

Pour cela, le courant émis peut être mesuré au niveau de l'électrode d'extraction, ou par un dispositif de mesure de l'intensité du courant électrique délivré placé dans le générateur de courant et asservi par comparaison à la valeur de consigne demandée. Cette étape d'asservissement permet de régler le courant de consigne de manière automatique.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape de réglage du courant d'émission peut comprendre en outre une étape d'ajustement du courant d'émission.

Selon un exemple, l'ajustement du courant d'émission peut être réalisé par l'ajustement du potentiel appliqué à l'électrode d'émission 14m.

Pour cela, la valeur de consigne du courant d'émission peut être légèrement variée autour de la valeur de consigne h d'origine. Cette étape d'ajustement permet de régler le flux des ions, et donc la masse éjectée par l'électrode d'émission, très finement.

Selon un mode de réalisation nullement limitatif de l'invention, l'étape de réglage de la vitesse d'émission peut comprendre en outre une étape d'ajustement de la vitesse d'émission. Par exemple, l'étape d'ajustement de la vitesse d'émission peut être réalisée par le réglage du potentiel appliqué à l'électrode d'extraction l/ _ext .

Cette étape permet notamment de revenir à une vitesse d'émission souhaitée après un réglage du flux qui aurait pu modifier la vitesse d'émission.

Les étapes d'ajustement du courant d'émission et/ou de la vitesse d'émission permettent de contrôler ou réguler très finement la poussée du propulseur.

Selon un exemple de réalisation nullement limitatif, le procédé de l'invention peut comprendre en outre une étape d'arrêt du propulseur ionique. L'étape d'arrêt peut comprendre les étapes suivantes :

- diminution progressive de la valeur du potentiel d'extraction I xt, de sorte à obtenir i/ _ext = 0 et 14m = \/seuii,

- diminution progressive de la valeur du potentiel d'émission 14m, de sorte à obtenir 14m = 0.

De manière avantageuse, le procédé selon l'invention peut comprendre une itération des étapes de réglage et d'ajustement du courant d'émission, de réglage et d'ajustement de la vitesse d'émission et de l'étape d'arrêt, dans lequel à chaque nouveau cycle de l'itération, les polarités du potentiel d'émission 14m et du potentiel d'extraction sont inversées par rapport au cycle précédent.

En changeant régulièrement de polarité d'ions, le procédé selon l'invention permet notamment de prolonger la durée de vie du liquide conducteur du propulseur, en ralentissant la déplétion d'espèces chimiques et simultanément l'accumulation des contre-ions. Ceci limite la masse et le volume nécessaires de liquide conducteur.

Suivant un autre aspect de la même invention, il est proposé un système de propulsion ionique, comprenant un propulseur ionique comprenant une électrode d'émission, une électrode d'extraction et un liquide conducteur déposé sur l'électrode d'émission, le système comprenant en outre un générateur de courant lié à l'électrode d'émission et un générateur de tension lié à l'électrode d'extraction, le système étant adapté pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention. Le liquide conducteur peut comprendre un liquide ionique ou un liquide métallique, c'est-à-dire, un liquide rendu conducteur ou un métal liquide ou fondu.

Les sources d'ions métalliques liquides (« liquid métal ion sources » en anglais, LMIS) peuvent, par exemple, inclure du gallium, de l'indium, de l'or et des métaux ou des alliages alcalins.

Les liquides ioniques peuvent inclure, par exemple, des sels d'anions et de cations organiques volumineux. Les cations peuvent inclure, par exemple, des sels de phosphate, d'ammonium ou de sulfate. Les anions peuvent inclure, par exemple, du chlorure, du bromure, du tétrafluoroborate, de l'hexafluorophosphate, etc.

De manière avantageuse, le système selon l'invention peut être mis en œuvre dans un satellite, notamment du type CubeSat.

Le système et le procédé selon l'invention sont particulièrement adaptés pour contrôler l'orientation et la position de petits satellites.

Description des figures et modes de réalisation

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'exemples nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :

- la Figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non-limitatif d'un système de propulsion mis en œuvre dans la présente invention ;

- la Figure 2 est une représentation schématique d'un exemple non- limitatif d'un procédé de contrôle d'un propulseur selon la présente invention ;

- la Figure 3 illustre une courbe caractéristique d'un propulseur pour une étape du procédé selon la présente invention ; - la Figure 4 illustre une courbe caractéristique d'un propulseur pour une autre étape du procédé selon la présente invention ;

- la Figure 5 illustre une courbe caractéristique d'un propulseur pour une autre étape du procédé selon la présente invention ; et

- la Figure 6 illustre une courbe caractéristique d'un propulseur pour une autre étape du procédé selon la présente invention.

Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.

En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.

Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.

La Figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non-limitatif d'un système de propulsion ionique pouvant être mis en œuvre dans le cadre de la présente invention. Le système peut notamment être utilisé pour mettre en œuvre le procédé de l'invention.

Le système 1, représenté sur la Figure 1, est agencé pour produire un faisceau ionique, adapté pour procurer une propulsion ionique au système 1.

Le système 1 comprend un propulseur ionique 10, comprenant une électrode d'émission 11 et une électrode d'extraction 12. L'électrode d'émission 11 comprend une pluralité d'émetteurs 14, par exemple en forme de pointes. Les émetteurs 14 sont recouverts par un liquide conducteur. Ce liquide conducteur peut être, par exemple, un liquide ionique, un liquide rendu conducteur ou un métal liquide ou fondu. Lorsqu'un champ électrique est généré entre les deux électrodes 11, 12, un champ électrique local très fort (de l'ordre de 10 ⁹ V/m) est généré au niveau des pointes, ce qui entraîne le liquide conducteur à former un cône de Taylor situé à une pluralité de pointes 14 de l'électrode d'émission 10. Des ions sont alors émis au sommet de chaque cône. Les particules chargées sont ensuite accélérées à des vitesses élevées de l'ordre de quelques dizaines de kilomètres par seconde par le champ électrique appliqué.

L'électrode d'extraction 12 peut consister, par exemple, en une plaque métallique agencée en face de l'électrode d'émission 11 et ayant des ouvertures 16 pour laisser passer le flux d'ions.

Le faisceau ionique généré par le propulseur 10 procure une poussée à celui- ci. La poussée dépend d'un courant d'émission / _{e m} et du potentiel appliqué à l'émetteur correspondant à une vitesse d'émission d'ions.

Le système 1 représenté sur la Figure 1 comprend également une première alimentation 20 haute tension pour alimenter l'électrode d'émission 11 et une deuxième alimentation 22 haute tension pour alimenter l'électrode d'extraction 12.

La première alimentation 20 est un générateur haute tension fonctionnant en mode source de courant. Ceci signifie que le générateur 20 est adapté pour délivrer un courant constant correspondant à une valeur de consigne et d'en minimiser les variations.

La deuxième alimentation 22 est un générateur haute tension fonctionnant en mode source de tension. Ceci signifie que le générateur 22 est adapté pour délivrer une tension de sortie stable et d'en minimiser les variations.

Comme illustré sur la Figure 1, la première 20 et la deuxième alimentation 22 sont indépendantes l'une de l'autre, les deux étant chacune directement liées à la masse. Enfin, le système 1 comprend un contrôleur 24 lié aux alimentations haute tension 20, 22 permettant de contrôler les alimentations 20, 22, par exemple, selon un procédé de contrôle du propulseur dans le cadre de la présente invention.

La Figure 2 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non-limitatif d'un procédé de contrôle d'un propulseur ionique selon l'invention.

Le procédé 100, représenté sur la Figure 2, comprend une étape 102 de réglage du courant d'émission à une valeur de consigne h. Le courant d'émission correspond aux flux d'ions émis par les émetteurs 14. La valeur de consigne peut être, par exemple, de 50 mA.

Le réglage du courant d'émission est réalisé par l'application d'une tension d'émission seuil 1/seuN à l'électrode d'émission 11 au moyen du générateur de courant 20. Grâce au générateur de courant 20, le courant d'ions émis peut être régulé précisément. La valeur du courant de consigne I _c est maintenue constante. Pour ce faire, système 1 selon l'invention peut comprendre un dispositif de mesure du courant d'émission afin de réaliser un asservissement de cette valeur de courant. Le dispositif de mesure peut comprendre, par exemple, un micro ampèremètre placé dans le générateur de courant 20, ou un ampèremètre placé au niveau de l'électrode d'extraction 12.

Les conditions initiales pour la réalisation de l'étape 102 de réglage du courant d'émission sont les suivantes : tension appliquée à l'électrode d'émission Vem = 0 et tension appliquée à l'électrode d'extraction I xt = 0. La tension 14m appliquée à l'électrode d'émission 11 est ensuite augmentée progressivement, par exemple par pas de 500 V. 14m est augmentée jusqu'à ce que le courant émis par le générateur de courant 20 atteigne sa valeur de consigne I _c . Pour garder la valeur de consigne I _c constante, la valeur de 14m est ajustée automatiquement grâce à l'asservissement du courant d'émission.

La valeur de 14m correspond à la valeur seuil 1/seuii du potentiel pour lequel une émission d'ions est obtenue, cette valeur étant caractéristique du propulseur ionique 10. Cette valeur peut être, par exemple, de 5000 V.

A la fin de l'étape 102 de réglage du courant d'émission, le propulseur 10 émet un flux d'ions correspondant à une certaine masse de matière éjectée, mais dont la vitesse d'émission n'est pas encore nominale, ou optimale, par rapport à une valeur de poussée T demandée.

La Figure 3 illustre une courbe caractéristique du courant d'émission / _{e m} en fonction du potentiel faisceau V appliqué entre les électrodes 11, 12 du propulseur 10. La valeur de consigne I _c du courant est atteinte pour la tension l/seuii appliqué à l'électrode d'émission, et aucune tension appliquée à l'électrode d'extraction, ce qui définit un point de fonctionnement 200 du propulseur.

Lors d'une étape 104 de réglage de la vitesse d'émission, du procédé 100 selon le mode de réalisation de la Figure 2, une tension d'extraction I xt est appliquée à l'électrode d'extraction 12 au moyen du générateur de tension 22. Ainsi, le potentiel d'émission entre les électrodes 11, 12 est porté à une valeur programmée I m _pr , de sorte à ce que I m _pr = 1/seuii + l/ext.

Le potentiel programmé I m _pr correspond à un potentiel faisceau prédéterminé pour lequel la poussée atteint une valeur demandée. La valeur I m _pr peut être prédéterminée, par exemple, par calcul du contrôleur 24 embarqué ou par un centre de contrôle distant et envoyée au contrôleur 24.

Les conditions initiales pour la réalisation de l'étape 104 de réglage de la vitesse d'émission sont les suivantes : tension appliquée à l'électrode d'émission Vem = l seuii et tension appliquée à l'électrode d'extraction l/ _ext = 0. Selon un exemple de réalisation, la tension I xt appliquée à l'électrode d'extraction 12 est ensuite augmentée progressivement, par exemple, par pas de 50 V. Le signe de la tension l/ _ext est le même que celui de la tension l/seuii . L'augmentation de la valeur de la tension l/ _ext à l'électrode d'extraction est régie par une loi variable en fonction du temps, de type asymptotique, ce qui permet d'éviter des phénomènes de décharges ou de claquages électriques i/ext est augmentée jusqu'à ce que le potentiel d'émission atteigne la valeur programmée i/em _P r.

La Figure 4 illustre le déplacement de la courbe caractéristique /em(V) pour l'étape 104 de réglage de la vitesse d'émission. Dans cet exemple, la valeur de V est augmentée de i/seuii à i/em _pr par l'application de la tension d'extraction i/ _ext à l'électrode d'extraction, et la valeur du courant d'émission reste la valeur de consigne I _c . Selon d'autres exemples de réalisation, la tension l/ _ext peut être 0, ou encore de signe opposé par rapport à celui de la tension d'émission 14m .

A la fin de l'étape 104 de réglage de la vitesse d'émission, la valeur du courant d'émission correspond toujours à la valeur de consigne I _c .

Le procédé 100 selon le mode de réalisation représenté sur la Figure 2 comprend en outre une étape 106 d'ajustement du courant d'émission. Cette étape 106 permet de réguler et de contrôler la poussée du propulseur 10 en agissant sur le flux d'ions et donc la masse éjectée.

Lors de cette étape 106, le courant d'émission peut être réduit ou augmenté en modifiant la valeur de consigne de ce courant envoyée au générateur de courant 20. L'effet de cette étape est illustré sur la Figure 5. Une faible variation de la tension 14m appliquée à l'électrode d'émission peut significativement modifier le courant d'émission, ce qui permet un ajustement très fin du flux d'ions.

La Figure 5 illustre le déplacement du point de fonctionnement 200 sur la courbe caractéristique /em( l/) pour l'étape 106 d'ajustement du courant d'émission lorsque la tension d'émission 14m est variée.

Le procédé 100 selon le mode de réalisation représenté sur la Figure 2 comprend en outre une étape 108 d'ajustement de la vitesse d'émission. Cette étape 108 permet un réglage fin et le maintien de la vitesse d'émission pour obtenir la poussée demandée du propulseur. En effet, lors de l'étape 106 d'ajustement du courant d'émission, le potentiel d'émission peut ne plus correspondre au potentiel d'émission I mpr prédéterminé.

L'ajustement lors de l'étape 108 peut être réalisé par une variation de la tension d'extraction l/ _ext , comme illustré sur la Figure 6. Le potentiel d'émission est donné par la somme des tensions appliquées aux électrodes, 14m = l/seuii + l/ext. Le potentiel d'émission seuil l/seuii est une caractéristique physique donnée par la géométrie de l'émetteur, pouvant être altérée par divers mécanismes de vieillissement affectant par exemple la morphologie de l'émetteur ou encore les caractéristiques physico-chimiques du liquide conducteur utilisé comme agent de propulsion. Il est alors possible de ramener le potentiel d'émission à la valeur I mpr souhaitée en variant la tension d'extraction I xt.

Cette étape 108 d'ajustement de la vitesse d'émission permet ainsi également de compenser une déplétion de l'espèce d'ions d'intérêt présents dans le liquide conducteur, nécessitant de fournir plus d'énergie pour extraire cette espère raréfiée et conduisant à une augmentation de la valeur seuil du potentiel d'émission.

La Figure 6 illustre le déplacement de la courbe caractéristique m{V) pour l'étape 108 d'ajustement de la vitesse d'émission, réalisée en variant la valeur de la tension d'extraction I xt.

Grâce aux amplitudes d'ajustement des tensions d'émission et d'extraction, il est possible de maintenir le propulseur en opération pendant de longues périodes, grâce à la compensation de la déplétion des espèces ioniques émises.

Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le procédé 100 comprend une phase d'arrêt 110 du propulseur. Lors de la phase d'arrêt 110, l'alimentation des électrodes et donc l'émission du faisceau d'ions sont arrêtées.

Selon un exemple de mise en œuvre, pour effecteur cette phase d'arrêt 110, la valeur de la tension d'extraction I xt appliquée à l'électrode d'extraction 12 est diminuée progressivement jusqu'à 0, de sorte à revenir à un potentiel d'émission Vem = l seuii . Lorsque l ext = 0, la valeur de la tension d'émission 14m appliquée à l'électrode d'émission 11 est diminuée progressivement jusqu'à 0.

D'autres types de déroulement de la phase d'arrêt peuvent bien sûr être appliqués.

La réalisation de la phase d'arrêt 110 permet notamment de remettre le propulseur en marche avec une polarité inversée, permettant d'utiliser les ions de polarité opposée à celle des ions du cycle d'opération précédent du propulseur. Ainsi, la déplétion d'une espèce dans le liquide conducteur est fortement ralentie. La remise en marche du propulseur avec une polarité inverse après un arrêt est indiquée par la référence 120 sur la Figure 2. La remise en marché peut être réalisée en inversant les polarités des tensions d'émission et d'extraction par rapport à celles utilisées pendant le cycle précédent.

Pour une opération prolongée du propulseur, il est alors possible d'effectuer une itération des étapes de réglage et d'ajustement du courant d'émission, de réglage et d'ajustement de la vitesse d'émission et de l'étape d'arrêt, où à chaque nouveau cycle de l'itération, les polarités du potentiel d'émission 14m et du potentiel d'extraction l/ _ext sont inversées par rapport au cycle précédent.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.