L’importance d’un bouclier thermique fonctionnel dans les missions spatiales
Introduction
L’article original publié sur The Conversation et partagé avec Space.com’s Expert Voices: Op-Ed & Insights met en lumière l’importance d’un bouclier thermique fonctionnel lors des missions spatiales. Rédigé par Marcos Fernandexz Tous, professeur de technologie aérospatiale à l’Université du Dakota du Nord, cet article se concentre sur la mission Artemis I de la NASA et les problèmes rencontrés par la capsule Orion lors de sa rentrée dans l’atmosphère.
Une descente cahoteuse
Lors de la rentrée dans l’atmosphère terrestre, la capsule Orion a dû traverser différentes couches de l’atmosphère pour ralentir sa vitesse et réduire le stress thermique sur son bouclier thermique. Après une première descente, la capsule a rebondi dans l’espace avant de plonger à nouveau vers des couches plus denses d’air, ce qui a permis de réduire considérablement sa vitesse. Cependant, cette décélération s’est accompagnée de températures extrêmement élevées sur la surface inférieure de la capsule, exposée au frottement de l’air. Les températures ont atteint jusqu’à 5 000 degrés Fahrenheit (2 760 degrés Celsius), générant un plasma chaud entourant la capsule.
L’importance du bouclier thermique
Face à ces températures infernales, aucun matériau terrestre ne peut résister sans subir de sérieux dommages. C’est pourquoi les ingénieurs ont conçu un bouclier thermique sacrificiel, composé d’une résine appelée Novolac et d’une structure en nid d’abeille de fibres de verre. Ce bouclier thermique est essentiel pour protéger les futurs astronautes à l’intérieur de la capsule. La résine fond et se retire progressivement, exposant les fibres de verre qui réagissent avec l’air chaud pour former une structure noire appelée char qui agit comme une seconde barrière thermique.
Problèmes rencontrés par Orion
Sur la capsule Orion utilisée lors de la mission Artemis I, le bouclier thermique a subi des dommages plus importants que prévu. Après l’analyse des échantillons de matériau carbonisé, la NASA a conclu que l’équipe du projet Orion avait surestimé le flux de chaleur lors de la rentrée atmosphérique. Lorsque la capsule a atteint les couches supérieures de l’atmosphère, le bouclier a commencé à fondre, produisant des gaz qui ont pu s’échapper à travers les pores du matériau. Lorsque la capsule a regagné de l’altitude, les couches extérieures de résine se sont solidifiées, emprisonnant la chaleur de la première descente à l’intérieur. Lors de la deuxième plongée dans l’atmosphère, les gaz se sont à nouveau dilatés en se réchauffant, provoquant des fractures dans la surface de la capsule et endommageant la structure en char. Ces fissures ont été observées par l’équipe de récupération lors de l’amerrissage de la capsule.
Les améliorations apportées
Pour les missions à venir, la NASA a pris des mesures pour éviter l’accumulation de chaleur excessive. La trajectoire de rentrée de la mission Artemis II sera modifiée afin de prévenir cette accumulation de chaleur. De plus, pour la prochaine mission Artemis III en 2027, de nouvelles méthodes de fabrication seront utilisées pour le bouclier thermique. Ces méthodes permettront au bouclier d’être plus perméable, ce qui facilitera l’évacuation de la chaleur et protégera mieux les futurs astronautes.
Conclusion
La mission Artemis I et les problèmes rencontrés par la capsule Orion soulignent l’importance cruciale d’un bouclier thermique fonctionnel dans les missions spatiales. Le bouclier thermique sacrifie une partie de lui-même pour protéger l’équipage de la capsule. Les améliorations apportées au bouclier thermique pour les missions à venir témoignent de l’engagement de la NASA à assurer la sécurité des astronautes lors des futures explorations spatiales.
