Des nanoparticules pour propulser des engins spatiaux

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Parfois pour ajuster un satellite pour qu’il puisse regarder une partie spécifique de l’espace, les ingénieurs utilisent de petits propulseurs, ou dans d’autres cas comme de petits satellites, ils doivent être parfois repositionnés vers une zone très précise de la Terre pour accomplir leurs tâches; dans ces deux exemples, des propulseurs sont nécessaires.

Des nanoparticules comme propulseurs

Mais il existe mieux et plusieurs alternatives offrent l’avantage d’être peu coûteuses tout en étant très efficaces et compacts. C’est le cas des nanoparticules. Une équipe de chercheurs ont simulé un système utilisant la lumière pour générer un champ électromagnétique. Des nanoparticules neutres en verre ou en un autre matériau isolant plutôt que conducteur sont utilisées.

Les nanoparticules deviennent polarisées. Toutes les charges positives sont déplacées dans la direction du champ et les charges négatives se déplacent dans la direction opposée. Cela crée un champ électrique interne qui produit une force pour déplacer les particules d’un réservoir, canalisées vers un injecteur, puis projetées hors d’un accélérateur pour produire une poussée.

L’étude, qui dure depuis environ huit ans, a montré analytiquement que cette technique pouvait fonctionner et suggère des paramètres de réussite. «Le défi consiste à choisir la bonne permittivité du support, la bonne quantité de charge dans laquelle tout cela se produit», a déclaré Joshua Rovey, professeur agrégé au département de génie aérospatial du Grainger College of Engineering de l’Université de Londres . « Vous devez choisir les bons matériaux pour les nanoparticules elles-mêmes, ainsi que le matériau entourant les nanoparticules à mesure qu’elles se déplacent dans la structure. »

La lumière produit une interaction résonante

Cette technique est basée sur un domaine de la physique appelé plasmonique qui étudie comment une lumière optique ou des ondes électromagnétiques optiques interagissent avec des structures à l’échelle nanométrique, telles qu’un barreau ou un prisme. Rovey a expliqué que lorsque la lumière frappe la structure à l’échelle nanométrique, une interaction résonante se produit.

Il crée des champs électromagnétiques puissants juste à côté de cette structure. Et ces champs électromagnétiques peuvent manipuler des particules en appliquant des forces aux particules nanométriques proches de ces structures. Cette étude s’est concentrée sur la manière d’introduire les nanoparticules dans la structure de l’accélérateur, ou l’injecteur, et sur la manière dont les angles des plaques dans l’injecteur affectent les forces exercées sur ces nanoparticules.

« L’un des principaux facteurs de motivation de ce concept était l’absence ou le manque d’alimentation électrique dans l’espace », a déclaré Rovey. «Si nous pouvons simplement exploiter le Soleil directement, le faire briller directement sur les nanostructures elles-mêmes, aucune alimentation électrique ni aucun panneau solaire ne seraient nécessaires.»

La prochaine étape pour l’équipe sera de créer un système fonctionnel

Rovey a déclaré que cette étude était une simulation numérique. La prochaine étape consistera à créer des structures à l’échelle nanométrique dans un laboratoire, à les charger ensuite dans le système, à appliquer une source de lumière et à observer le mouvement des nanoparticules.

Cette recherche a été publiée dans AIP Advances.

Source :  University of Illinois at Urbana-Champaign
Crédit photo : Pixabay

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