Rev. Phys. Appl. (Paris) 12, 1063-1070 (1977)
DOI: 10.1051/rphysap:019770012070106300

Étude de plasmas de synthèse pour la simulation du vol ionosphérique

G. Fournier et D. Pigache

Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales (O. N. E. R. A.), 92320 Châtillon, France

Abstract
The simulation of satellite flight in the ionosphere has been obtained in a large vacuum chamber by means of a collisionless synthetized plasma. The plasma density, the electron temperature and the electronic Mach number can be varied between 104 and 106 cm-3, 500 and 2 000 K, 8 and 40 respectively. The two principal difficulties have been the development of a high intensity (50 mA) and low energy (20 eV) ion source and the obtaining of unusually low electron temperature for a laboratory plasma. A quantitative study of the wake of spherical and cylindrical bodies has been performed owing to new improvements : measurement and adjustment of the ion temperature and reducing the residual pressure (plasma source working) from 10-4 N/m2 to 1.5 × 10-5 N/m 2.

Résumé
La simulation du vol d'un satellite dans l'ionosphère a été obtenue dans une grande chambre à vide au moyen d'un plasma de synthèse sans collision. La densité de plasma, la température électronique et le nombre de Mach électronique peuvent varier entre 10 4 et 106 cm-3, 500 et 2 000 K, 8 et 40 respectivement. Les deux principales difficultés ont été : la mise au point d'une source d'ions de forte intensité (50 mA) et d'énergie très basse (20 eV) et l'obtention de températures électroniques exceptionnellement basses pour un plasma de laboratoire. Une étude quantitative du sillage de corps sphériques et cylindriques a été effectuée grâce à de nouveaux perfectionnements : la mesure et le réglage de la température des ions et l'abaissement de la pression résiduelle (source de plasma en fonctionnement) de 10-4 N/m2 à 1,5 × 10-5 N/m2.

PACS
5230 - Plasma flow: magnetohydrodynamics.
9480 - Instrumentation and techniques for aeronomy, space physics, and cosmic rays.

Key words
aerospace simulation -- artificial satellites -- ionospheric techniques -- plasma flow -- synthesised plasmas -- simulation -- satellite flight -- ionosphere -- large vacuum chamber -- plasma density -- electron temperature -- electronic Mach number -- wake -- cylindrical bodies -- ion source development -- spherical bodies