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Titre
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 13-12-2017
Brunet Antoine
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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.
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