Posted on 15 March, 2022
With growing space industry demand, and the rise of satellite mega-constellations, a viable alternative to conventional xenon propellant is necessary to ensure a sustainable space industry. Today, Ane Aanesland, Dmytro Rafalskyi and Javier Martínez Martínez won the European Physical Society Plasma Physics Innovation Prize for the technological, industrial and societal applications of research in plasma physics through their pioneering development of iodine-fueled plasma-based electric propulsion systems for satellites.
It is estimated that as many as 24 000 – 100 000 satellites may be launched into space over the next ten years, with most requiring onboard propulsion systems. High-performance electric propulsion often uses xenon propellant, but anticipated space industry demand is expected to soon outpace supply and so it is critical that a viable replacement propellant be found. Iodine was identified over twenty years ago as a possible alternative to xenon, but despite being investigated by several organizations around the world, electric iodine propulsion has only recently been demonstrated in space with ThrustMe’s successful in-orbit flight in 2020.
Ane Aanesland and Dmytro Rafalskyi have helped drive the use of iodine as a propellant for innovative satellite electric propulsion systems. Based on research work originally performed at the Laboratoire de Physique des Plasmas at Ecole Polytechnique in France, they founded the company ThrustMe in 2017 to commercialize a new iodine propulsion technology.
This new plasma-based technology is a major achievement and has the potential to disrupt the space industry. The electric propulsion system developed makes use of solid iodine propellant, which is sublimated to form iodine gas. A plasma is then created using a radio-frequency inductive antenna and positive iodine ions are extracted and accelerated with a set of high-voltage grids to produce thrust.
Not only is global iodine production significantly higher than xenon, but its cost is about 100x lower and it can be stored unpressurized as a solid. This introduces significant design and operational advantages, and enables propulsion system miniaturization and simplification. The use of iodine however creates several complex challenges, which have required innovative solutions and fundamental physics investigations. Javier Martínez Martínez, a former senior engineer at ThrustMe, played a critical role by solving problems associated with corrosion, storage in space, and flow control.
After several years of development, the world’s first iodine electric propulsion system was launched into space on 6 November 2020 and subsequently successfully demonstrated onboard a small satellite. The results of this demonstration were recently published in the leading scientific journal, Nature, and have created intense media interest and significant commercial traction demonstrating the importance of this new technology.
On 15 March 2022, Ane Aanesland, Dmytro Rafalskyi and Javier Martínez Martínez won the 2022 European Physical Society (EPS) Innovation Prize awarded by the EPS Plasma Physics Division. “It is impressive to see how Ane and Dmytro have taken their fundamental plasma research and, with the help of Javier, and the rest of the ThrustMe team, turned this into a product that is now available on the market and which has already gained significant commercial traction since its first demonstration in space” said the EPS Plasma Physics Division.
The EPS Innovation Prize was created in 2008 by the EPS Plasma Physics Division to acknowledge and promote the numerous advantages to society emerging from the application of plasma physics research. Previous years’ winners have been recognized in a wide range of fields, including applications related to medicine and materials processing.
About ThrustMe:
ThrustMe offers true turnkey, smart and streamlined in-orbit propulsion solutions, critical for the growing space industry facing new challenges due to the rise of satellite constellations. As experts in in-space propulsion, alternative space propellants, and satellite orbital maneuvering strategies, ThrustMe enables a future where space is used sustainably to create value both on Earth, and beyond. Founded in 2017 with a headquarters just south of Paris, France, ThrustMe has a complete portfolio of game-changing propulsion products that have been tested in space and delivered to customers worldwide.
Avec la demande croissante de l'industrie spatiale et le développement des méga-constellations de satellites, une alternative viable au propulseur au xénon conventionnel est nécessaire pour assurer la viabilité de l'industrie spatiale. Aujourd'hui, Ane Aanesland, Dmytro Rafalskyi et Javier Martinez Martinez ont remporté le prix de l'innovation en physique des plasmas de la Société Européenne de Physique pour les applications technologiques, industrielles ou sociétales de la recherche en physique des plasmas grâce à l'utilisation pionnière réussie de systèmes de propulsion électrique à base de plasma iodé pour les satellites.
Il est estimé que de 24 000 à 100 000 satellites seront lancés dans l'espace au cours des dix prochaines années, la plupart nécessitant des systèmes de propulsion. La propulsion électrique à haute performance utilise principalement le xénon comme propergol, mais la demande de l'industrie spatiale devrait bientôt dépasser l'offre. Il est donc essentiel de trouver un propergol de alternatif viable. L'iode a été identifié il y a plus de vingt ans comme une alternative possible au xénon, mais bien qu'il ait été étudié par plusieurs organisations dans le monde, la propulsion électrique à l'iode n'a été démontrée que récemment dans l'espace avec le vol en orbite réussi de ThrustMe en 2020.
Ane Aanesland et Dmytro Rafalskyi ont contribué à piloter l'utilisation de l'iode comme agent propulseur pour des systèmes innovants de propulsion électrique de satellites. Sur la base de recherches qu'ils ont initialement effectuées au Laboratoire de Physique des Plasmas de l'École Polytechnique en France, ils ont fondé la société ThrustMe en 2017 dans le but de commercialiser une nouvelle technologie de propulsion à l'iode.
Cette nouvelle technologie à base de plasma est une avancée majeure pour l'industrie spatiale, et a le potentiel de bouleverser l'industrie spatiale. Le système de propulsion électrique mis au point utilise un propergol solide à base d'iode, qui est sublimé pour former de l'iode à l’état de gaz. Un plasma est ensuite créé à l'aide d'une antenne inductive à radiofréquence, et des ions positifs d'iode sont extraits et accélérés par un ensemble de grilles à haute tension pour produire une poussée.
Non seulement la production globale d'iode est considérablement plus élevée que celle du xénon, mais son coût est environ 100 fois inférieur et il peut être stocké sans pression sous forme solide. Cela présente des avantages considérables en termes de conception et d'exploitation, et permet de miniaturiser et de simplifier les systèmes de propulsion. L'utilisation de l'iode pose toutefois plusieurs problèmes complexes, qui ont nécessité des solutions innovantes et des recherches en physique fondamentale. Javier Martínez Martínez, ancien ingénieur principal chez ThrustMe, a joué un rôle essentiel en résolvant les problèmes liés à la corrosion, au stockage dans l'espace et au contrôle du flux.
Après plusieurs années de développement, le premier système de propulsion électrique à iode au monde a été lancé dans l'espace le 6 novembre 2020 puis a été démontré avec succès en orbite. Les résultats ont récemment été publiés dans la revue scientifique de référence Nature. Moins d'une semaine après sa publication, l'article figurait déjà dans le top 5 % de tous les articles jamais suivis en termes d'impact médiatique en ligne et a donné lieu à plusieurs centaines d'articles de presse et d'interviews dans les médias.
Le 15 Mars 2022, Ane Aanesland, Dmytro Rafalskyi et Javier Martinez Martinez ont remporté le prix de l'innovation de la Société Européenne de Physique par la division de la physique des plasmas de l'ESP. "Il est impressionnant de voir comment Ane et Dmytro se sont inspirés de leurs recherches fondamentales sur les plasmas et, avec l'aide de Javier et du reste de l'équipe ThrustMe, ont transformé ces recherches en un produit qui est maintenant disponible sur le marché et qui a déjà obtenu une traction commerciale importante depuis sa première démonstration dans l'espace", a déclaré la division de la physique des plasmas de la Société Européenne de Physique.
Le prix de l'innovation de l'EPS a été créé en 2008 par la Division de la Physique des Plasmas de l'EPS pour reconnaître et promouvoir les nombreux avantages pour la société découlant des applications de la recherche en physique des plasmas. Les travaux des années précédentes ont été reconnus dans un large ensemble de domaines. Les prix récents ont notamment récompensé des applications en médecine et dans le traitement des matériaux.
À propos de ThrustMe:
ThrustMe propose de véritables solutions de propulsion en orbite clés en main, intelligentes et rationalisées, essentielles pour l'industrie spatiale en pleine croissance, confrontée à de nouveaux défis dus à l'augmentation des constellations de satellites. En tant qu'experts de la propulsion en orbite, des propergols spatiaux alternatifs et des stratégies de manœuvre orbitale des satellites, ThrustMe permet un avenir où l'espace est utilisé de manière durable pour créer de la valeur à la fois sur Terre, et au-delà. Fondée en 2017 avec un siège social situé juste au sud de Paris, France, ThrustMe dispose d'un portefeuille complet de produits de propulsion qui changent la donne, qui ont été testés dans l'espace et livrés à des clients du monde entier.