Une nouvelle théorie pour expliquer les oscillations de relaxation observées dans les gaines des propulseurs à effet Hall

Les propulseurs à effet Hall sont utilisés pour les transferts et maintiens d’orbites des satellites dans l’espace. Le LPP mène depuis plus de dix ans des recherches dans ce domaine, et s’intéresse depuis peu aux instabilités observées à l’interface plasma-paroi dans ces propulseurs. Les interactions plasma-paroi sont complexes et déterminent souvent le régime de fonctionnement global d’un dispositif à plasma. On appelle « gaine », la région reliant le plasma à la paroi, où se localisent les gradients de potentiel et de densité. Des simulations particulaires ont montré que la gaine peut devenir instable et présente des oscillations de relaxation du potentiel électrostatique et de la température électronique, lorsque l’émission d’électrons secondaires par les parois est significative. Pascal Chabert et Jean-Luc Raimbault, chercheurs au LPP, ont démontré théoriquement (Physical Review Letters, 135, 235302 (2025)) que ce type d’instabilités existent lorsque l’émission des électrons secondaires dépend de l’énergie des électrons primaires impactant la paroi, et que la température électronique T_e varie dans la gaine. Cette théorie pourrait être utilisée au-delà des applications aux propulseurs, en particulier pour les diagnostics par sonde ou pour les interactions plasma-paroi dans les réacteurs de fusion. L’analyse suggère également des expériences futures pour mieux caractériser ces instabilités dans les propulseurs.

Voir en ligne : Chabert P. & Raimault J.-L., Physical Review Letters, 135, 235302 (2025)