Propulseur magnétoplasmadynamique

Un propulseur magnétoplasmadynamique (MPD ou MPDT pour magnetoplasmadynamic thruster), appelé aussi accélérateur à force de Lorentz (LFA pour Lorentz Force Accelerator), est l'une des technologies de propulsion électrique s'inscrivant dans le futur proche de l'exploration spatiale au . Cette propulsion de nature électromagnétique, conceptualisée dès 1964, utilise la force de Lorentz (force électromagnétique résultant de l'interaction entre un courant électrique et un champ magnétique) pour accélérer un gaz ionisé appelé plasma, qui procure une poussée par réaction. C'est un type d'accélérateur MHD (magnétohydrodynamique) spatial dont le fluide propulsif est un plasma. Le propulseur magnétoplasmadynamique se compose d’une tuyère divergente munie d'électrodes. Au centre de la tuyère se situe la cathode sous forme d'une tige métallique axiale. Sur le pourtour du « coquetier » est placée l’anode circulaire. De l'hydrazine, ou plus souvent un gaz rare (généralement de l'argon ou du xénon) est injecté à la base de la tige centrale. Un très fort arc électrique (intensité de plusieurs milliers d'ampères) est émis axialement depuis la cathode, ce qui ionise le gaz (le transformant en plasma). Ce fort courant électrique axial induit autour de lui un puissant champ magnétique azimutal, d'intensité maximale à cet endroit de plus forte densité de courant. Le courant électrique s'épanouit ensuite radialement en corolle vers l'anode en sortie de tuyère ; c'est là que ce courant d'allure radiale interagit avec le champ magnétique azimutal, en produisant des forces de Lorentz propulsives, dirigées selon l'axe du système. Le plasma est accéléré électromagnétiquement à travers la sortie divergente, assurant une poussée par réaction. À l'inverse de la propulsion spatiale classique, la propulsion n'est donc pas issue d'une combustion. L'énergie injectée et la poussée résultante sont le plus souvent appliquées de manière continue.