Brunet, Antoine Pierre
[Author]
;
Toulouse, ISAE
[Contributor];
Roussel, Jean-François
[Contributor];
Rogier, François
[Contributor]
Modélisation multi-échelle de l’effet d’un générateur solaire sur la charge électrostatique d’un satellite ; Multiscale modelling of the impact of solar arrays on a spacecraft electrostatic charging
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Media type:
Text;
Electronic Thesis;
E-Book
Title:
Modélisation multi-échelle de l’effet d’un générateur solaire sur la charge électrostatique d’un satellite ; Multiscale modelling of the impact of solar arrays on a spacecraft electrostatic charging
Footnote:
Diese Datenquelle enthält auch Bestandsnachweise, die nicht zu einem Volltext führen.
Description:
L’estimation de la charge d’un satellite et du risque de décharge nécessite dans certains cas la prise en compte dans les modèles numériques d’échelles spatiales très différentes. En particulier, les interconnecteurs présents à la surface des générateurs solaires d’un satellite sont susceptibles de modifier son équilibre électrostatique lors de missions spatiales rencontrant un environnement plasma dense. Une modélisation classique de cet effet nécessiterait le maillage d’éléments à des échelles submillimétriques,sur un satellite de plusieurs dizaines de mètres d’envergure, ce qui rendrait la simulation extrêmement onéreuse en temps de calcul. De plus, ces interconnecteurs sont parfois fortement chargés positivement par rapport à l’environnement, ce qui empêche l’application du modèle de Maxwell-Boltzmann classiquement utilisé pour les populations d’électrons. Dans une première partie, nous avons développé une méthode itérative de type Patch adaptée à la résolution du problème non-linéaire de Poisson-Boltzmann pour la simulation du plasma spatial. Cette méthode numérique multigrille permet la simulation de l’impact d’éléments de petite taille à la surface d’un satellite complet. Dans une seconde partie, nous avons développé un schéma correctif permettant d’utiliser le modèle de Maxwell-Boltzmann pour la population d’électrons, malgré la présence de surfaces satellites chargées positivement, en y ajoutant un terme de correction calculé à l’aide de la méthode Particle-in-Cell. Nous avons montré que ce schéma permet, tout en limitant le coût en calculs, de déterminer avec précision les courants collectés par les surfaces du satellites, qu’elles soient chargées négativement ou positivement. ; The numerical simulation of spacecraft charging can require to resolve widely different geometrical scales. In particular, solar array interconnects on the surface of solar panels have a major impact ona satellite electrostatic equilibrium. A classical model of this effect would require a mesh refined tosub-millimetre scales, ...