Un type de propulsion électrique dans lequel un champ magnétique radial et un champ électrique axial piègent des électrons dans un courant Hall azimutal qui ionise et accélère un propergol (généralement du xénon) à travers un canal annulaire étroit pour produire de la poussée.

Principe

Exploiter des champs électriques et magnétiques croisés (E×B) pour confiner les électrons dans un courant Hall qui maintient l'ionisation pendant que la différence de potentiel axiale accélère les ions hors du canal ; la poussée provient de l'échange de quantité de mouvement des ions accélérés et requiert une source de neutralisation d'électrons pour éviter la charge du véhicule.

Démonstration

Un exemple en vol est un propulseur Hall de classe 1–5 kW sur un satellite de télécommunications géostationnaire utilisé pour le maintien de position et l'élévation d'orbite : le xénon est alimenté dans le canal, les électrons piégés par le B radial ionisent le gaz et les ions sont accélérés axialement pour produire une poussée continue de faible à moyenne intensité.

Mauvaise application

Faire fonctionner un propulseur Hall sans émission de neutraliseur suffisante, utiliser une intensité de champ magnétique inappropriée entraînant une érosion excessive du canal, ou le déployer là où une poussée élevée et immédiate est requise ; ces erreurs causent une charge du véhicule, une réduction de la durée de vie ou une incapacité de manœuvre.

Conséquence

Conçu et exploité correctement, le propulseur Hall fournit une poussée modérée et fiable avec une bonne efficacité et impulsion spécifique pour l'entretien orbital et les transferts, permettant une réduction de la masse de propergol et une durée de vie en orbite plus longue par rapport aux options chimiques pour des rôles similaires.

Inversion

Un propulseur ionique à grilles inverse le mécanisme d'accélération : les ions sont extraits et accélérés à travers des grilles électrostatiques avec des caractéristiques de panache différentes, obtenant typiquement un Isp plus élevé mais avec une complexité et des modes d'érosion distincts.

Limite

Applicable dans le vide pour opérations spatiales, typiquement de quelques dizaines de watts à plusieurs kilowatts ; limites : érosion du canal et de la cathode qui contrôlent l'impulsion totale et la durée de vie, nécessité d'un propergol se ionisant proprement (par ex. xénon), et inadéquation pour des manœuvres fortement impulsives ou le vol atmosphérique.

Tension sémantique

Souvent confondu avec le terme générique « moteurs ioniques » ou d'autres propulseurs à plasma ; le principe opérationnel E×B, la forme du panache, les mécanismes d'érosion et les besoins en neutraliseur distinguent le propulseur Hall des moteurs ioniques à grilles, des MPD et des résistojets.

Synthèse

Le propulseur à effet Hall est un dispositif plasma électromagnétique qui piège les électrons dans un courant Hall azimutal pour ioniser et accélérer axialement le propergol à travers un canal, offrant un compromis entre poussée modérée, haute efficacité et complexité d'ingénierie liée à la topologie magnétique et la durée de vie par érosion.