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Concept

Propulsion électrique (spatial)

La propulsion électrique dans le domaine spatial est un type de propulsion à réaction dans lequel l'électricité est utilisée comme source d'énergie pour accélérer un fluide. Contrairement à la propulsion chimique, ce type de propulsion spatiale ne fournit pas des poussées suffisamment importantes (poussées inférieures à , soit ) pour placer en orbite des satellites artificiels mais, grâce à une impulsion spécifique très élevée, elle permet de réduire de manière très importante (jusqu'à dix fois) la masse d'ergols nécessaire pour manœuvrer un engin dans l'espace par rapport aux autres types de propulsion. L'énergie électrique est fournie généralement par des panneaux solaires photovoltaïques, mais elle pourrait également provenir de générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG). Des prototypes de propulseurs ont été développés dans les années 1960, mais ce n'est que depuis les années 2000 que son emploi s'est généralisé pour les corrections orbitales des satellites circulant en or

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Propulsion spatiale

thumb|alt=La propulsion spatiale est un champ continuel, des tests de fonctionnement des moteurs, comme ici celui du moteur principal de la navette spatiale, sont nécessaire avant chaque lancement.|Pr

Moteur ionique

Un moteur ionique est un moteur qui produit sa force de propulsion en accélérant des ions à très haute vitesse. En pratique ce terme désigne le moteur ionique utilisant des grilles polarisées et s'op

Moteur-fusée

Le moteur-fusée est un type de moteurs à réaction, c'est-à-dire un engin qui projette un fluide (gaz ou liquide) vers l'arrière, ce qui transmet par réaction une poussée au véhicule solidaire du mo

Optimal Design of the Propulsion System of a Hyperloop Capsule

Mario Paolone, Denis Tudor

In this paper, we focus on the assessment of the optimal design of the propulsion system of an energyautonomous Hyperloop capsule supplied by batteries. The novelty in this paper is to propose a sizing method for this specific transportation system, and answer the question whether the energy and power requirements of the Hyperloop propulsion are compatible with available power-electronics and battery technologies. By knowing the weight of a pre-determined payload to be transported along pre-determined trajectories, the proposed sizing method minimizes the total number of battery cells that supply the capsule’s propulsion and maximizes its performance. The constraints embed numerically-tractable and discrete-time models of the main components of the electrical propulsion system and the battery, along with a kinematic model of the capsule. Although the optimization problem is non-convex due to the adopted discrete-time formulation, its constraints exhibit a good numerical tractability. After having determined multiple solutions, we identify the dominant ones by using specific metrics. These solutions identify propulsion systems characterized by energy reservoirs with an energy capacity in the order of 0.5 MWh and a power rating below 6.25 MW, and enable an energy consumption between 10-50 Wh/km/passenger depending on the length of the trajectory.

2019

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Influence of Battery Models on the Optimal Design of the Propulsion System of a Hyperloop Capsule

Mario Paolone, Denis Tudor

The paper assesses the influence of equivalent circuit battery models on the optimal design of the propulsion system of an energy-autonomous Hyperloop capsule. By knowing a pre-determined payload to be transported along pre-determined trajectories, the problem minimizes the total number of battery cells supplying the capsule propulsion along with the maximization of its performance. The constraints of the problem embed numerically- tractable models of the main components of the electrical propulsion systems and of the battery. Although the optimization problem is non-convex, its constraints are formulated to exhibit a good numerical tractability. After having determined the solutions influenced by a weighting factor with two different battery models, dominant solutions are identified using specific metrics with the purpose of assessing the impact of the battery model on the determined solutions.

IEEE2020

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Development of the MicroThrust Breadboard: A Miniaturized Electric Propulsion System for Nanosatellites

Caglar Ataman, Muriel Richard, Herbert Shea

Since 2008, the MicroThrust (MT) consortium consisting of EPFL, Nanospace, QMUL, SystematIC, and TNO has been working on the development of a MEMS based electric propulsion system. Since 2010, the work has been performed as part of the European Union’s FP7 programme with the goal to design, build and test an engineering model of such a system. The engineering model shall show that this propulsion system can fit in a nano-satellite in terms of mass, volume and power consumption, while giving the satellite a very large ∆V capability (up to 5 km/s). These requirements can only be met by extreme miniaturization and integration of all components. As a first step towards the engineering model, a laboratory breadboard model is currently under development. This paper starts with an analysis of a range of different mission scenarios that the MT could perform, to make sure that the mission requirements are clearly understood. It then describes the working principles and some of the design choices behind the different components of the breadboard. The project is now well underway, and some of the breadboard components are starting to take shape. Testing of the complete breadboard system is scheduled for 2013.

2012

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EE-584: Spacecraft design and system engineering

The main objective of the course is to introduce the concept of space system design and engineering. The course will describe the various subsystems involved in the design of a satellite. It will also describe the techniques of systems engineering that are used to obtain a coherent satellite design.

ENG-510: Space propulsion

The main objective of the course is to provide an overview of space propulsion systems. The course will also describe the basic design principles of propulsion systems.

EE-585: Space mission design and operations

This course is a "concepts" course. It introduces a variety of concepts in use in the design of a space mission, manned or unmanned, and in space operations. it is at least partly based on the practical space experience of the lecturer.