Brevet FR3157654A1 — publié le 20250627

La présente invention concerne une cathode pour dispositif de propulsion ionique, ladite cathode présentant une forme cylindrique s’étendant selon un axe principal A-A’ entre une extrémité aval (10A) comprenant une sortie d’électrons (18) et une extrémité amont (10B) comprenant une entrée d’admission de gaz (22). La cathode comprend un corps cathodique cylindrique creux (14), un émetteur d’électrons (12) en matériau thermoémissif agencé à l’intérieur du corps cathodique (14), une électrode interne (21) cylindrique entourant coaxialement le corps cathodique (14) et positionnée à distance du corps cathodique (14), un support diélectrique (17) cylindrique creux entourant coaxialement ladite électrode interne (21) et positionné à distance de ladite électrode interne (21), un filament chauffant (13) disposé sous forme de spirale sur une face interne du support diélectrique (17), l’électrode interne (21) comprenant une pluralité d’ouvertures traversantes (25) configurées pour permettre le passage du rayonnement thermique émis par le filament chauffant (13), afin de chauffer le corps cathodique (14). Figure de l’abrégé : Figure 2 Cathode pour un propulseur ionique à effet Hall La présente divulgation relève du domaine des dispositifs d’éjection d’ions notamment pour former des propulseurs plasmiques ou propulseurs électriques. La présente divulgation concerne plus particulièrement une cathode alimentée en gaz pour un dispositif de propulsion ionique à effet Hall adapté pour propulser un engin spatial. Dans le domaine de la propulsion spatiale, il est bien connu d’utiliser des propulseurs électriques ou plasmiques pour maintenir un satellite en orbite géostationnaire, ou pour déplacer un satellite entre deux orbites, ou pour compenser des forces de traînée sur des satellites placés sur une orbite dite basse, ou encore pour les missions nécessitant des poussées faibles sur des temps très longs lors d’une mission interplanétaire. En effet, les propulseurs plasmiques permettent de générer une impulsion spécifique généralement plus élevée que les propulseurs chimiques, ce qui implique une réduction de la consommation du carburant (aussi appelé ergol) avec pour conséquence une augmentation de la durée de vie et/ou de la charge utile des satellites. Le dispositif de propulsion à effet Hall est basé sur l’accélération d’ions issus d’un plasma à l’aide d’un champ électrique dirigé vers la sortie du canal d’éjection, et ce, induit par une barrière magnétique perpendiculaire à ce dernier. De manière générale, il comprend un canal principal annulaire formant une chambre d’ionisation et d’accélération autour d’un axe central, un circuit magnétique configuré pour créer des lignes de champ magnétique au niveau d’une extrémité ouverte du canal principal, une anode positionnée à l’intérieur du canal principal annulaire, à proximité du fond du canal, une cathode qui est située en dehors du canal. La cathode est orientée en direction de l’extrémité ouverte du canal principal afin d’éjecter des électrons en direction de l’axe principal. Les électrons éjectés par la cathode se dirigent en partie vers l’anode et sont premièrement piégés et confinés par le champ magnétique radial intense au voisinage de la première extrémité du canal annulaire. Les électrons entrent ensuite en collision avec les atomes ou molécules constituant l’ergol (injecté sous forme gazeuse depuis le fond du canal annulaire) et circulant de l’aval vers l’amont du canal pour atteindre l’anode. Ces électrons réalisent ainsi une ionisation partielle ou totale du gaz, et le mélange d’ions et d’électrons constituent alors l’état plasma. D’autre part, les électrons piégés par le champ (ou barrière) magnétique radial ont une faible conductivité dans la direction perpendiculaire, ce qui induit un champ électrique axial responsable de l’accélération des ions entre l’anode et la sortie du canal, de telle sorte que ces ions sont éjectés à grande vitesse du canal, selon une direction d’éjection principalement parallèle à l’axe longitudinal, générant ainsi une poussée dirigée vers l’amont. La cathode émet des électrons lorsqu’elle est élevée en température par un processus appelé émission thermo-ionique. La cathode est ainsi un composant crucial responsable de l’émission des électrons et de la génération du plasma dans un dispositif de propulsion à effet Hall. La FIG. 1 représente une vue schématique en coupe transversale longitudinale d’une cathode 1 de l’art antérieur. La cathode 1 comprend généralement un corps de support creux cylindrique 6 et un corps cathodique creux 4 s’étendant selon un axe principal longitudinal AA’. Le corps de support creux et le corps cathodique sont agencés coaxialement autour de l’axe longitudinal AA’. Le corps cathodique 4 comprend une extrémité aval munie d’un orifice de sortie d’électrons 7 et une extrémité amont munie d’un orifice d’entrée de gaz. La cathode 14 comprend en outre un émetteur d’électrons 2 en matériau thermoémissif qui est apte à émettre des électrons lorsqu’il est porté à une certaine température de fonctionnement. Dans l’exemple illustré sur la FIG. 1 , l’émetteur d’électrons 2 se présentent sous la forme d’un tube inséré et maintenu en contact avec la paroi interne du corps cathodique. Un filament chauffant 3 est situé autour de la paroi externe du corps cathodique 4, et principalement localisé en regard de l’émetteur d’électrons 2. Les extrémités du filament chauffant 3 sont connectées à une source d’alimentation en courant électrique. Le filament chauffant est destiné à venir chauffer le corps cathodique et l’émetteur par émission et conduction thermique lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. La dissipation de puissance par le filament chauffant 3 entraîne le chauffage du matériau thermoémissif 2 qui induit alors l’émission d’électrons. De manière simultanée, un flux de gaz, généralement du xénon, est injecté dans la chambre d’ionisation cathodique 9 délimitée par la paroi du corps cathodique 4 via un orifice d’injection de gaz situé à l’extrémité amont de la cathode. Les électrons ainsi émis par l’émetteur 2 sont en partie éjectés via l’orifice de sortie 7 du corps cathodique creux 4, puis l’orifice de sortie d’électrons 8 du corps de support 6, en direction d’une zone située en aval de l’extrémité du canal de décharge anodique du propulseur à effet Hall. Par ailleurs, une partie des électrons présents dans la chambre d’ionisation du corps cathodique, entrent en collision avec les atomes ou molécules du gaz circulant de l’amont vers l’aval dans la chambre cathodique, réalisant une ionisation de ce gaz et générant un plasma qui permet d’entretenir une température élevée au sein de la chambre d’ionisation cathodique pour continuer à chauffer le matériau thermoémissif d’électrons. Afin de réduire la perte en température, un écran thermique 5 se présentant sous la forme d’un cylindre creux est interposé dans l’espace délimité par la paroi du corps de support 6 et le corps cathodique 4. Dans cette phase de fonctionnement de la cathode en mode auto-entretenu dans laquelle la température élevée est entretenue par le plasma, le filament n’est alors plus alimenté. Une telle cathode présente de nombreux avantages la rendant particulièrement adaptée au fonctionnement des propulseurs à effet Hall de faible puissance dans la propulsion des petits satellites. Cependant les cathodes proposées actuellement n’offrent pas une architecture optimale en termes de durée de vie, de fiabilité, de stabilité et d’économie de consommation d’énergie. En effet, pour initier l’émission des électrons, le matériau thermoémissif formant l’émetteur d’électron de la cathode doit être chauffé à une température suffisamment élevée pour initier l’émission des électrons à l’aide de l’élément chauffant qui est un filament enroulé autour de la paroi du tube cathodique. Lorsque le plasma est généré au sein du tube cathodique et permet d’entretenir la température élevée au sein du tube cathodique, le filament chauffant 3 n’est plus alimenté et la cathode est dite auto-chauffée. Il est ainsi utilisé uniquement pour la phase de démarrage du dispositif de propulsion à effet Hall. Cependant, en raison de la puissance du courant électrique injecté dans le filament, ce dernier subit une légère sublimation. Ainsi le diamètre du filament diminue au fur à mesure des cycles d’utilisation, et devient de plus en plus résistant, et le phénomène de sublimation est accentué après chaque cycle d’utilisation. Il est donc essentiel de limiter la puissance du courant électrique injecté dans le filament pour limiter sa sublimation. Cependant, un autre facteur de sa sublimation est lié directement à son agencement au sein de la cathode et au processus de chauffage mis en œuvre dans les cathodes utilisées actuellement. En effet, et comme l’illustre la FIG. 1 , le filament 3 est enroulé sur la paroi externe du tube cathodique et en contact thermique avec la paroi du tube cathodique, il chauffe par conduction thermique la paroi du tube cathodique et de ce fait l’émetteur thermoémissif 2. Aussi, en mode auto-entretenu lorsqu’il n’est plus alimenté par le courant électrique, il continue à être chauffé par conduction thermique par la température élevée générée par le plasma au sein de la chambre d’ionisation du tube cathodique. Par conséquent, même si le filament n’est plus alimenté en courant électrique, il peut subir une sublimation au fil de son utilisation due au fonctionnement à haute température de la cathode. Il est donc essentiel de fournir une protection thermique efficace au filament chauffant pour qu’il ne soit pas chauffé par conduction thermique pendant le fonctionnement de la cathode en mode auto-entretenu, tout en maintenant sa fonction de chauffage de l’émetteur pour amorcer la phase initiale d’émission d’électrons. Pour améliorer la durée de vie et la fiabilité du fonctionnement de la cathode, il est donc crucial de limiter la détérioration du filament chauffant, en diminuant la puissance du courant électrique injecté dans le filament et de le protéger de manière efficace contre la température élevée de fonctionnement de la cathode. Comme décrit ci-avant, pour obtenir un dispositif de propulsion efficace et de consommation d’énergie moindre, les cathodes doivent fonctionner en mode dit auto-entretenu ou auto-chauffé, dans lequel la puissance de chauffage appliquée dans le filament est nulle pendant le fonctionnement et l’émetteur est chauffé uniquement par le plasma. Dans les cathodes conventionnelles, l’émetteur n’est pas confiné thermiquement par rapport au reste de la cathode puisqu’il est également en contact thermique avec la paroi interne du tube cathodique, conduisant à une dissipation thermique par conduction thermique. Aussi, il est également important d’optimiser le confinement thermique de l’émetteur pour limiter la dissipation thermique du tube cathodique vers la périphérie de la cathode. En d’autres termes, l’émetteur doit être découplé thermiquement du reste de la cathode, tout en garantissant la robustesse mécanique de la cathode pour pouvoir faire face à des vibrations mécaniques importantes de l’environnement. Un objectif de la présente divulgation est donc de proposer une cathode émettrice d’électrons avec une nouvelle architecture qui permet d’augmenter la durée de vie du filament chauffant pour améliorer la durée de vie de la cathode. Un autre objectif de la présente divulgation est de réduire les dissipations thermiques vers l’extérieur de la cathode par radiation et conduction thermique afin d’améliorer les performances de maintien en température au sein de la cathode, permettant ainsi d’assurer un fonctionnement stable et fiable pour le fonctionnement de la cathode, tout en améliorant sa résistance aux vibrations mécaniques. Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation. Il est proposé une cathode pour dispositif de propulsion ionique, ladite cathode présentant une forme cylindrique s’étendant selon un axe principal A-A’ entre une extrémité aval comprenant une sortie d’électrons et une extrémité amont comprenant une entrée d’admission de gaz, l’extrémité amont de la cathode étant couplée à une base, ladite cathode comprenant : un corps cathodique cylindrique creux s’étendant selon l’axe principal A-A’ entre l’extrémité aval et l’extrémité amont, la paroi dudit corps cathodique cylindrique délimitant une cavité d’ionisation ; un émetteur d’électrons en matériau thermoémissif agencé à l’intérieur du corps cathodique, ladite cavité d’ionisation étant située en aval de l’émetteur d’électrons ; une électrode interne cylindrique entourant coaxialement le corps cathodique et positionnée à distance du corps cathodique, ladite électrode interne s’étendant parallèlement à l’axe principal A-A’ entre l’extrémité aval et l’extrémité amont, une partie de la paroi de ladite électrode interne étant en regard de l’émetteur d’électrons; un support diélectrique cylindrique creux entourant coaxialement ladite électrode interne et positionné à distance de ladite électrode interne; un filament chauffant disposé sous forme de spirale sur une face interne du support diélectrique, au moins une portion dudit filament étant en regard de l’émetteur d’électrons, le filament comprenant une extrémité aval connectée à une extrémité aval de l’électrode interne, l’électrode interne comprenant une pluralité d’ouvertures traversantes configurées pour permettre le passage du rayonnement thermique émis par le filament chauffant, afin de chauffer le corps cathodique; une enveloppe cathodique cylindrique s’étendant entre l’extrémité amont et l’extrémité aval suivant l’axe principal A-A’ et entourant coaxialement le support diélectrique, l’extrémité aval de l’enveloppe étant pourvue d’une ouverture formant la sortie d’électrons de la cathode. Selon un mode de réalisation, la partie de la paroi de l’électrode interne qui n’est pas en regard de l’émetteur d’électrons comprend une pluralité d’ouvertures traversantes configurées pour limiter le transfert thermique par conduction thermique vers la base. Selon un autre mode de réalisation, la cathode comprend en outre une électrode externe cylindrique entourant coaxialement une partie inférieure de l’électrode interne et positionnée à distance de ladite électrode interne, le filament chauffant comprenant une extrémité amont connectée à une extrémité aval de l’électrode externe. De préférence, l’électrode externe comprend une pluralité d’ouvertures traversantes configurées pour limiter le transfert thermique par conduction thermique vers la base. Selon un exemple de réalisation, l’électrode externe est positionnée entre l’électrode interne et le support diélectrique de sorte que son extrémité aval soit dans le prolongement de l’extrémité amont du filament chauffant. Selon un exemple de réalisation, le support diélectrique comprend au moins une rainure formée selon une génératrice hélicoïdale suivant ledit axe principal A-A’ sur au moins une portion de sa face interne, le filament chauffant étant reçu et maintenu en position dans ladite rainure. L’extrémité aval du corps cathodique est libre et est pourvue d’une ouverture en regard de la sortie d’électrons de l’enveloppe. Selon un exemple de réalisation, l’émetteur d’électrons se présente sous la forme d’un corps cylindrique plein s’étendant suivant l’axe principal A-A’ et est maintenu en position dans une zone centrale de la cavité d’ionisation de manière à former un passage pour la circulation du gaz injecté dans la cavité d’ionisation. Selon un autre exemple de réalisation, l’émetteur d’électrons se présente sous la forme d’un corps tubulaire s’étendant suivant l’axe principal A-A’ et est maintenu en position dans une zone centrale de la cavité d’ionisation de manière à former un passage pour la circulation du gaz injecté dans la cavité d’ionisation. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : Selon un exemple de réalisation avantageux, la paroi du corps cathodique creux présente au moins une déformation radiale vers l’intérieur de la cavité d’ionisation de manière à maintenir en position par sertissage l’émetteur d’électrons. De préférence, l’émetteur d’électrons présente une longueur inférieure à la longueur du corps cathodique et est positionné plus près de l’extrémité aval du corps cathodique que de l’extrémité amont du corps cathodique. De préférence, l’électrode interne est positionnée plus proche du filament chauffant que du corps cathodique. Selon un exemple de réalisation, les ouvertures de l’électrode interne et les ouvertures de l’électrode externe sont régulièrement espacées les unes des autres en formant un réseau. De préférence, le filament chauffant a une section inférieure à la section axiale de l’électrode interne et/ou la section axiale de l’électrode externe de sorte que le filament chauffant soit électriquement plus résistif que l’électrode interne et l’électrode externe. Selon un mode de réalisation, la cathode comprend en outre un écran thermique cylindrique creux entourant coaxialement le support diélectrique et interposé entre l’enveloppe cathodique et le support diélectrique. Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé un dispositif de propulsion ionique à effet Hall comprenant au moins une cathode telle que décrite ci-dessus. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 FIG. 1 La FIG. 1 montre une vue schématique en coupe d’une cathode conventionnelle. Fig. 2 FIG. 2 La FIG. 2 montre une vue schématique en coupe d’une cathode selon un mode de réalisation. Fig. 3 FIG. 3 La FIG. 3 montre une vue en section selon la ligne B-B’ de la FIG. 2 . Fig. 4 FIG. 4 La FIG. 4 représente une vue agrandie d’une zone de transfert thermique radiatif entre le filament chauffant et le corps cathodique de la cathode de la FIG. 2 , montrant sur le schéma (a) le transfert thermique radiatif d’une portion du filament chauffant vers une surface du corps cathodique au travers d’une ouverture aménagée sur l’électrode interne et sur le schéma (b) le transfert thermique radiatif depuis une surface du corps cathodique chauffé vers une portion du filament chauffant. Fig. 5 FIG. 5 La FIG. 5 montre sur le schéma de gauche (a) une vue schématique en coupe longitudinal d’un corps cathodique comprenant un émetteur d’électrons selon un mode de réalisation et sur le schéma de droite (b) une vue en section selon la ligne C-C’ du schéma de gauche. Fig. 6 FIG. 6 La FIG. 6 montre sur le schéma de droite (a) un réseau d’ouvertures formant un nid d’abeille et sur le schéma de gauche (b) un réseau d’ouvertures ayant une forme géométrique rectangulaire. Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l’essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi à contribuer à sa définition, le cas échéant. Tout d’abord, on note que les figures ne sont pas à l’échelle. En référence aux figures 2 et 3, une cathode 10 selon un mode de réalisation de la présente invention est décrite ci-dessous. Cette cathode émettrice d’électrons est particulièrement adaptée pour être utilisée dans un dispositif de propulsion ionique, notamment un dispositif de propulsion à effet Hall. La cathode 10 présente une forme cylindrique s’étendant selon un axe principal A-A’ entre une extrémité amont 10B et une extrémité aval 10A. La FIG. 2 est une vue en coupe longitudinale le long de la direction axiale de la cathode. L’extrémité aval 10A de la cathode est configurée pour permettre l’émission d’électrons à travers un orifice de sortie d’électrons 18 et l’extrémité amont 10B est configurée pour définir une entrée d’admission de gaz 22. La FIG. 3 est une vue en coupe transversale perpendiculaire à l’axe principal A-A’ selon la ligne B-B’ de la FIG. 2 . La cathode 10 comprend un corps cylindrique creux 14 définissant une cavité d’ionisation 19 dans laquelle est injecté un gaz apte à être ionisé, un émetteur d’électron 12 agencé dans la cavité 19 et apte à émettre des électrons lorsqu’il est porté à une certaine température, un filament chauffant 13 apte à émettre des rayonnements thermiques pour chauffer l’émetteur 12, une électrode interne 21 et une électrode externe 20 configurées pour connecter les extrémités du filament chauffant 13 à une source pour faire circuler un courant électrique dans le filament, une barrière thermique 15 pour limiter une dissipation thermique vers l’extérieur de la cathode et une enveloppe 16 qui recouvre l’ensemble des éléments de la cathode, communément appelé par la dénomination anglaise « Keeper ». Le corps cathodique cylindrique creux 14 s’étend selon l’axe principal A-A’ entre une extrémité amont 30 et une extrémité aval 29. Selon une forme de réalisation, le corps cathodique cylindrique 14 présente une section transversale circulaire et forme ainsi un tube cathodique. L’extrémité aval 29 du corps cathodique 14 comprend une ouverture 27 pour permettre la sortie des électrons. L’ouverture 27 est en regard de la sortie d’électrons 18 de la cathode. L’extrémité amont 30 du corps cathodique 14 comprend également une ouverture 28 pour permettre l’injection d’un gaz dans la cavité d’ionisation 19. L’extrémité amont 30 du corps cathodique 14 est refermée par un système d’injection. L’ouverture 28 de l’extrémité amont du corps cathodique est en connexion fluidique avec une canalisation 40 d’amenée de gaz ionisable. La direction d’injection du gaz est représentée par une flèche à l’entrée de la canalisation 40 sur la FIG. 2 . La paroi du corps cathodique 14 présente une face externe 14A et une face interne 14B qui délimite la cavité d’ionisation 19 dans laquelle est injecté le gaz. Le gaz peut être par exemple du xénon, argon, krypton, tout gaz apte à être ionisé. Selon un exemple de réalisation, l’émetteur d’électrons 12 est de préférence positionné plus près de l’extrémité aval 29 du corps cathodique 14, c’est-à-dire plus proche de l’ouverture 27 afin que la conduction thermique de l’émetteur 14 vers le corps de la cathode soit réduite, lors de son fonctionnent. De manière générale, le corps cathodique 14 est réalisé en un matériau choisi dans un groupe comprenant tungstène W, Tantale Ta, molybdène Mo, ou tout matériau mécaniquement robuste, électriquement conducteur avec un point de fusion (ou de sublimation) supérieur à la température de fonctionnement de l’émetteur. Au sens de la présente invention, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens d’écoulement normal du gaz injecté, qui est dans le même sens que l’éjection des électrons, de l’amont vers l’aval à travers la cavité d’ionisation 19. Dans la suite de la description, le terme « interne » désigne une partie proche de l’axe principal A-A’ tandis le terme « externe » désigne une partie éloignée de l’axe principal A-A’. L’émetteur d’électrons 12 est réalisé en un matériau thermoémissif qui est apte à émettre des électrons lorsqu’il est chauffé à une certaine température. Il est agencé à l’intérieur du corps cathodique 14, au sein de la cavité d’ionisation 19. De manière générale, les émetteurs sont en céramique, généralement en borure de lanthane (LaB 6 ) en raison de sa robustesse, sa densité de courant élevée et sa longue durée de vie. Les émetteurs d’électrons en LaB 6 peuvent par exemple fonctionner dans une plage températures comprise entre 1000 °C et 1700 °C. De façon non exhaustive, il peut aussi exister des émetteurs céramiques à base de C12A7 aussi appelé mayenite et qui présente l’avantage de fonctionner à plus basse température (entre 900 °C et 1200 °C). Enfin ces émetteurs peuvent aussi être constitués de métaux pur (tel que le tungstène W, le molybdène Mo ou le tantale Ta), ou avoir une émissivité thermoïonique accrue lorsqu’il sont mélangés avec divers oxydes tel que l’oxyde de baryum BaO, de scandium Sc2O3, de strontium SrO, d’yttrium Y2O3, d’hafnium HfO2, de zirconium ZrO. L’émetteur d’électrons 12 peut se présenter sous différentes formes géométriques. Il peut être formé par un corps creux ou un corps plein. Sur la FIG. 2 , l’émetteur d’électrons 12 se présente par exemple sous la forme d’un corps plein allongé suivant l’axe principal A-A’ et est maintenu fixé sur une zone de la face interne 14B de la paroi du corps cathodique 14 par tout moyen de fixation approprié. L’émetteur d’électrons 12 peut se présenter par exemple sous la forme d’un corps cylindrique plein s’étendant suivant l’axe principal A-A’ et est maintenu en position dans une zone centrale de la cavité d’ionisation du corps cathodique 14 de manière à former un passage pour la circulation du gaz injecté dans la cavité d’ionisation 19. Selon un autre exemple de réalisation, l’émetteur d’électrons 12 peut se présenter sous la forme d’un corps tubulaire s’étendant suivant l’axe principal A-A’ et est maintenu en position dans une zone centrale de la cavité d’ionisation du corps cathodique 14 de manière à former un passage pour la circulation du gaz injecté dans la cavité d’ionisation 19. Selon une forme de réalisation, l’émetteur 12 présente une longueur inférieure à la longueur du corps cathodique 14 et est positionné plus près de l’extrémité aval 29 du corps cathodique que de l’extrémité amont 30 du corps cathodique. De préférence et en référence à la FIG. 5 , l’émetteur est positionné au centre de la cavité d’ionisation 19 du corps cathodique 140 et la paroi du corps cathodique creux 14 présente des déformations radiales vers l’intérieur de la cavité d’ionisation 19 de manière à venir maintenir l’émetteur en position par sertissage. Le sertissage permet d’assurer un bon maintien mécanique, un bon contact électrique entre le corps cathodique et l’émetteur tout en laissant passer le flux de gaz autour de l’émetteur depuis l’amont vers l’aval dans la cavité d’ionisation. Le sertissage permet également de limiter le contact thermique entre le corps cathodique et l’émetteur afin de limiter la dissipation thermique de l’émetteur vers l’extérieur par conduction thermique lorsque la cathode est en mode auto-entretenue. Le schéma (a) de la FIG. 5 est une vue en coupe longitudinale du corps cathodique 140, montrant la présence de quatre déformations radiales 140, 141, 143, 144 qui viennent maintenir l’émetteur 12 positionné au centre de la cavité par sertissage. Le schéma (b) de la FIG. 5 est une vue de section transversale selon la ligne C-C’ du schéma (a), montrant deux points de contacts (thermiques et mécaniques) entre l’émetteur 12 et la face interne de la paroi du corps cathodique. Contrairement aux cathodes de l’art antérieur telles qu’illustrées sur la FIG. 1 , le filament chauffant 13 est maintenu à distance de la paroi interne du corps cathodique 14 grâce à un support diélectrique 17 et positionné en regard de l’émetteur d’électron 12. Plus précisément et comme l’illustre la FIG. 2 , le support diélectrique 17 se présente sous la forme d’un cylindre creux qui est agencé de manière à venir entourer coaxialement le corps cathodique 14 et à distance du corps cathodique. Le support diélectrique 17 est réalisé en un matériau isolant électriquement et qui possède un haut point de fusion ou de sublimation, par exemple l’alumine Al2O3, le nitrure de bore BN ou le dioxyde de zirconium ZrO2. Le filament chauffant est enroulé en forme de spirale autour de l’axe principal A-A’ sur la paroi interne du support diélectrique 17. Le filament chauffant 13 est maintenu sur le support diélectrique 17 de manière à ce que les spires soient disjointes pour éviter tout court-circuit des spires. Selon une forme de réalisation, le filament chauffant 13 est disposé sous forme de méandre sur une face interne du support diélectrique 17. Selon une autre forme de réalisation, le filament chauffant 13 est enroulé axialement en forme de serpentine sur la paroi interne du support diélectrique 17. De manière générale, le filament chauffant 13 peut être enroulé selon différentes formes géométriques sur la paroi interne du support diélectrique 17. Selon un mode de réalisation, le support diélectrique 17 comprend une rainure formée selon une génératrice hélicoïdale suivant l’axe principal A-A’ sur une portion de sa face interne 17B. Le filament 13 est reçu et maintenu en position dans la rainure. Le filament 13 comprend une extrémité aval 13A connectée à l’extrémité aval 21A de l’électrode interne 21 et une extrémité amont 13B connectée à l’extrémité aval 20A de l’électrode externe 20. On note que sur l’exemple de réalisation de la FIG. 2 , la longueur du filament chauffant 13 correspondant sensiblement à la longueur de l’émetteur 12. Le filament est de préférence positionné plus près de l’extrémité aval 10A de la cathode que de l’extrémité amont 10B de la cathode de sorte que le filament entoure de manière circonférentielle toute la surface de l’émetteur. L’électrode interne 21 se présente sous la forme d’un cylindre creux. Elle est agencée de manière à venir entourer coaxialement le corps cathodique 14. Elle est positionnée entre le corps cathodique 14 et le support diélectrique 17. Elle n’est ni en contact avec la face externe 14A de la paroi du corps cathodique 14 ni en contact avec la face interne 17B de la paroi du support diélectrique 17 sur laquelle est enroulée le filament 13. L’électrode interne 21 s’étend parallèlement à l’axe principal A-A’ entre l’extrémité aval et l’extrémité amont suivant une portion qui correspond sensiblement à la longueur du corps cathodique creux 14. Selon une caractéristique technique particulièrement avantageuse, l’électrode interne 21 est configurée pour former une paroi thermique qui permet de laisser passer les rayonnements thermiques provenant du filament 13 pour chauffer l’émetteur 12 selon un processus de chauffage radiatif et limiter le passage des rayonnements thermiques provenant du corps cathodique 14 vers le filament 13. Pour ce faire, une partie de l’électrode interne qui est en regard de l’émetteur d’électrons 12 comprend une pluralité d’ouvertures traversantes 25 configurées pour permettre le passage des rayonnements thermiques permettant de venir chauffer le corps cathodique 14 et l’émetteur d’électrons 12. Lorsque le plasma est généré au sein de la cavité d’ionisation 19 qui permet d’entretenir la température au sein de la cavité d’ionisation pour continuer à chauffer l’émetteur à une température suffisante pour l’émission des électrons, le filament n’est alors plus alimenté en courant. Les rayonnements thermiques émis par le corps cathodique 14 chauffé en direction du filament 13 sont en partie bloquées par la partie pleine de la paroi de l’électrode interne 21, contribuant ainsi à maintenir la température au sein de la cavité d’ionisation. Ainsi, la paroi ajourée de l’électrode interne 21 permet de chauffer le corps cathodique bien que le filament et la paroi du corps cathodique ne soient pas en contact physique. Pendant la phase de chauffage de la cathode, le corps cathodique 14 est principalement chauffé radiativement par le filament 13 au travers des ouvertures 25. Ce type de chauffage permet ainsi de mieux diriger le flux de chaleur, c’est à dire du filament 13 vers l’émetteur 12 et de réduire la puissance injectée dans le filament, nécessaire au chauffage de l’émetteur. La réduction de cette puissance permet alors de réduire la température de fonctionnement du filament et donc les tensions thermiques pouvant induire une dégradation, déformation, ou évaporation du matériau le constituant. Pour cette raison, il a une durée de vie plus importante que les filaments utilisés dans les cathodes conventionnelles, permettant ainsi d’augmenter le nombre de cycles de démarrage et la fiabilité de la cathode. Lors du fonctionnement de la cathode en mode auto-entretenue, la chaleur transmise de l’émetteur 12 vers le corps cathodique 14 est transmise par conduction thermique le long du corps cathodique 14 vers une canalisation 40 située au niveau de l’extrémité amont de la cathode et radiativement évacuée du corps cathodique 14 vers le filament 13 où elle est partiellement bloquée par l’électrode interne 21. En outre, le filament n’étant plus en contact physique avec le corps cathodique, la dissipation thermique vers l’extérieur est limitée, permettant d’améliorer les performances de maintien à haute température au sein de la cavité. En référence à la FIG. 4 , le processus de transfert thermique radiatif au travers d’une ouverture 25 de l’électrode interne est décrit ci-dessous. La FIG. 4 représente une vue agrandie d’une zone de transfert thermique radiatif entre le filament chauffant 13 et le corps cathodique 14 de la cathode de la FIG. 2 . Une portion du filament 13 est positionné en regard de la face externe 14A du corps cathodique. La paroi de l’électrode interne 21 munie d’ouvertures traversantes 25 est positionnée entre la surface externe 14A et le filament 13. Sur le schéma (a), lorsque le filament 13 est parcouru par un courant électrique, le rayonnement thermique émis par le filament 13 traversent l’ouverture 25 pour venir chauffer une surface S1 de la surface externe 14A du corps cathodique. La direction d’émission des rayonnements est représentée par une flèche. Sur le schéma (b), lorsque le corps cathodique 14 est porté à une certaine température grâce au plasma généré, il émet également des rayonnements thermiques qui traversent en partie l’ouverture 25 pour venir chauffer une surface S2 du filament. Selon un exemple de réalisation, afin de limiter la surface S2 pour limiter le chauffage du filament et de maximiser la surface S1 pour chauffer le corps cathodique, l’électrode interne 21 est positionnée plus proche du filament 13 que du corps cathodique 14. La distance L1 entre la paroi de l’électrode interne 21 et la paroi du corps cathodique est avantageusement supérieure à la distance L2 entre la paroi de l’électrode interne 21 et le filament 13. La paroi de l’électrode interne 21 assure non seulement une conduction électrique pour alimenter le filament 13, mais constitue également une paroi thermique pour permettre un transfert radiatif direct depuis le filament chauffant 13 vers le corps cathodique 14 contenant l’émetteur d’électrons en laissant passer les rayonnements thermiques au travers des ouvertures traversantes pour chauffer le corps cathodique et un écran thermique pour bloquer les rayonnements émis par le corps cathodique lorsqu’il est chauffé vers le filament chauffant qui n’est plus alimenté en courant. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, la partie inférieure de la paroi de l’électrode interne 21 qui n’est pas en regard de l’émetteur d’électrons 12 comprend également une pluralité d’ouvertures traversantes 23. Ces ouvertures 23 ont une fonction différente des ouvertures 25 de la partie supérieure de la paroi de l’électrode en regard de l’émetteur. Ces ouvertures sont configurées pour limiter le transfert thermique par conduction thermique vers la base 32 qui est thermiquement couplée à l’extrémité amont 10B de la cathode 10. L’électrode externe 20 de la cathode 10 se présente sous la forme d’un cylindre creux s’étendant suivant l’axe principal A-A’. Elle est agencée de manière à venir entourer coaxialement une partie inférieure de l’électrode interne 21 et à distance de l’électrode interne. Elle est positionnée entre l’électrode interne 21 et le support diélectrique 17. L’électrode externe 20 comprend une extrémité aval 20A connectée à l’extrémité amont 13b du filament 13 et une extrémité amont 20B connectée à la base 32. Sur l’exemple de réalisation de la FIG. 2 , l’électrode externe 20 est positionnée entre l’électrode interne 21 et le support diélectrique 17 de sorte que son extrémité aval 20A est dans le prolongement de l’extrémité amont 13B du filament 13. En d’autres termes, le diamètre de l’électrode externe 20 est égal au diamètre de la spire formée par le filament 13 et l’électrode externe 20 est positionnée contre une face interne 17B de la partie inférieure de la paroi du support diélectrique 17 dépourvu de filament. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, la paroi de l’électrode externe 20 comprend également une pluralité d’ouvertures traversantes 26 qui sont configurées pour limiter le transfert thermique par conduction thermique vers la base 32. Les ouvertures 25 de la partie supérieure de l’électrode interne 21 en regard de l’émetteur 12, les ouvertures 23 de la partie inférieure de l’électrode interne 21 et les ouvertures 26 de l’électrode externe 20 peuvent avoir différentes formes géométriques dans le plan de la paroi des électrodes. Selon un mode de réalisation, les électrodes interne 21 et externe 20 ont une section électriquement conductrice plus grande que celle du filament chauffant 13. L’épaisseur de chaque paroi et la taille des ouvertures traversantes 23, 25, 26 sont configurées afin que la résistance électrique le long des électrodes interne 21 et externe 20 soit plus faible que celle le long du filament chauffant 13. De ce fait, le dépôt d’énergie sera majoritairement localisé au niveau du filament pendant la phase de chauffage. Les ouvertures traversantes peuvent avoir une forme hexagonale comme sur le schéma (a) de la FIG. 6 en formant un nid d’abeille ou une forme rectangulaire sur le schéma à gauche (b) de la FIG. 6 . Elles peuvent être régulièrement espacées les uns des autres. Bien entendu, les ouvertures peuvent alternativement être disposées en quinconce. La densité des ouvertures 23, 25 et 26 peut être déterminée préalablement. Bien entendu, la densité des ouvertures réalisées peut être différente selon leur fonction qu’elles comportent dans la cathode. Selon une forme de réalisation, les ouvertures traversantes 23 de la partie inférieure de l’électrode interne 21 sont agencées en quinconce par rapport aux ouvertures traversantes 26 de l’électrode externe 20. Ainsi la paroi de l’électrode externe 20 obstrue les ouvertures traversantes de l’électrode interne 21 de manière à limiter le rayonnement thermique du corps cathodique vers l’extérieur. Selon un mode de réalisation, l’extrémité aval 29 du corps cathodique est libre et n’est pas connectée à la structure de la cathode, permettant ainsi de limiter une dissipation thermique. Selon un mode de réalisation, la cathode 10 comprend en outre un écran thermique cylindrique creux 15 qui entoure le support diélectrique 17. Il est formé par exemple d’un ou plusieurs films métalliques qui permet de limiter la dissipation de la chaleur vers l’extérieur de la cathode. L’ensemble des éléments constitutifs de la cathode est recouvert par l’enveloppe cathodique cylindrique 16 qui s’étend entre l’extrémité amont 10B et l’extrémité aval 10A suivant l’axe principal A-A’. Elle est agencée de manière à venir entourer l’écran thermique 15. L’extrémité aval de l’enveloppe est fermée par une plaque 31 qui est pourvue d’une ouverture formant la sortie d’électrons 18 de la cathode et l’extrémité amont de l’enveloppe est couplée à la base 32. De manière avantageuse, cette enveloppe forme également une barrière thermique pour limiter la dissipation thermique vers l’extérieur de la cathode. La cathode proposée dans la présente invention est particulièrement adaptée pour être utilisée dans un dispositif de propulsion ionique, notamment un dispositif de propulsion ionique à effet Hall. A titre d’exemple, la cathode proposée peut être agencée dans une cavité centrale de la tête de propulsion du dispositif. Toutefois, la solution technique proposée peut être appliquée à d’autres types de propulseurs. La présente divulgation ne se limite pas aux exemples décrits ci-avant, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée. Cathode (10) pour dispositif de propulsion ionique, ladite cathode présentant une forme cylindrique s’étendant selon un axe principal A-A’ entre une extrémité aval (10A) comprenant une sortie d’électrons (18) et une extrémité amont (10B) comprenant une entrée d’admission de gaz (22), l’extrémité amont (10B) de la cathode étant couplée à une base (32), ladite cathode comprenant : un corps cathodique cylindrique creux (14) s’étendant selon l’axe principal A-A’ entre l’extrémité aval et l’extrémité amont, la paroi dudit corps cathodique cylindrique délimitant une cavité d’ionisation (19); un émetteur d’électrons (12) en matériau thermoémissif agencé à l’intérieur du corps cathodique (14), ladite cavité d’ionisation étant située en aval de l’émetteur d’électrons ; une électrode interne (21) cylindrique entourant coaxialement le corps cathodique (14) et positionnée à distance du corps cathodique (14), ladite électrode interne (21) s’étendant parallèlement à l’axe principal A-A’ entre l’extrémité aval et l’extrémité amont, une partie de la paroi de ladite électrode interne étant en regard de l’émetteur d’électrons (12); un support diélectrique (17) cylindrique creux entourant coaxialement ladite électrode interne (21) et positionné à distance de ladite électrode interne (21); un filament chauffant (13) disposé sous forme de spirale sur une face interne du support diélectrique (17), au moins une portion dudit filament étant en regard de l’émetteur d’électrons (12), le filament (13) comprenant une extrémité aval (13A) connectée à une extrémité aval (21A) de l’électrode interne (21), l’électrode interne (21) comprenant une pluralité d’ouvertures traversantes (25) configurées pour permettre le passage du rayonnement thermique émis par le filament chauffant (13), afin de chauffer le corps cathodique (14); une enveloppe cathodique cylindrique (16) s’étendant entre l’extrémité amont et l’extrémité aval suivant l’axe principal A-A’ et entourant coaxialement le support diélectrique (17), l’extrémité aval (31) de l’enveloppe étant pourvue d’une ouverture formant la sortie d’électrons (18) de la cathode. Cathode selon la revendication 1, dans laquelle la partie de la paroi de l’électrode interne (21) qui n’est pas en regard de l’émetteur d’électrons (12) comprend une pluralité d’ouvertures traversantes (23) configurées pour limiter le transfert thermique par conduction thermique vers la base (32). Cathode selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre une électrode externe (20) cylindrique entourant coaxialement une partie inférieure de l’électrode interne (21) et positionnée à distance de ladite électrode interne, le filament chauffant (13) comprenant une extrémité amont (13B) connectée à une extrémité aval (20A) de l’électrode externe. Cathode selon la revendication 3, dans laquelle ladite électrode externe (20) comprend une pluralité d’ouvertures traversantes (26) configurées pour limiter le transfert thermique par conduction thermique vers la base (32). Cathode selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle l’électrode externe (20) est positionnée entre l’électrode interne (21) et le support diélectrique (17) de sorte que son extrémité aval (20A) soit dans le prolongement de l’extrémité amont (13B) du filament chauffant (13). Cathode selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle le support diélectrique (17) comprend au moins une rainure formée selon une génératrice hélicoïdale suivant ledit axe principal A-A’ sur au moins une portion de sa face interne, le filament chauffant (13) étant reçu et maintenu en position dans ladite rainure. Cathode selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’extrémité aval (29) du corps cathodique est libre et est pourvue d’une ouverture (27) en regard de la sortie d’électrons (18) de l’enveloppe (16). Cathode selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’émetteur d’électrons (12) se présente sous la forme d’un corps cylindrique plein s’étendant suivant l’axe principal A-A’ et est maintenu en position dans une zone centrale de la cavité d’ionisation de manière à former un passage pour la circulation du gaz injecté dans la cavité d’ionisation (19). Cathode selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’émetteur d’électrons (12) se présente sous la forme d’un corps tubulaire s’étendant suivant l’axe principal A-A’ et est maintenu en position dans une zone centrale de la cavité d’ionisation de manière à former un passage pour la circulation du gaz injecté dans la cavité d’ionisation (19). Cathode selon la revendication 8 ou 9, dans laquelle la paroi du corps cathodique creux (14) présente au moins une déformation radiale (141, 142, 143, 144) vers l’intérieur de la cavité d’ionisation (19) de manière à maintenir en position par sertissage l’émetteur d’électrons (12). Cathode selon l’une des revendications 1 à 10, dans laquelle l’émetteur d’électrons (12) présente une longueur inférieure à la longueur du corps cathodique (14) et est positionné plus près de l’extrémité aval (29) du corps cathodique que de l’extrémité amont (30) du corps cathodique. Cathode selon l’une des revendications 1 à 11, dans laquelle l’électrode interne (21) est positionnée plus proche du filament chauffant (13) que du corps cathodique (14). Cathode selon l’une des revendications 1 à 12 et la revendication 3, dans laquelle les ouvertures (25, 23) de l’électrode interne (21) et les ouvertures (26) de l’électrode externe (20) sont régulièrement espacées les unes des autres en formant un réseau. Cathode selon l’une des revendication 1 à 13 et la revendication 3, dans laquelle, le filament chauffant (13) a une section inférieure à la section axiale de l’électrode interne (21) et/ou la section axiale de l’électrode externe (20) de sorte que le filament chauffant soit électriquement plus résistif que l’électrode interne et l’électrode externe. Cathode selon l’une des revendications 1 à 14, comprenant en outre un écran thermique cylindrique creux (15) entourant coaxialement le support diélectrique (17) et interposé entre l’enveloppe cathodique (16) et le support diélectrique (17). Dispositif de propulsion ionique à effet Hall comprenant au moins une cathode selon l’une des revendications 1 à 15.