Des systèmes de protection thermique capables d'absorber la chaleur
Les systèmes de contrôle thermique sont constitués de matériaux conçus pour maintenir tous les composants du véhicule dans des limites de température tolérables durant les nombreuses étapes de la mission. Malgré le changement des charges et des environnements thermiques, tous ces systèmes utilisent des matériaux ou des revêtements à forte émissivité, pour assure un rejet maximum de la chaleur générée. Le projet THOR (Innovative thermal management concepts for thermal protection of future space vehicles), financé par l'UE, a été lancé pour développer de nouveaux concepts de contrôle thermique. Quatre nouveaux concepts seront vérifiés par des tests poussés dans des conditions réalistes d'entrée dans l'atmosphère. Deux concepts sont basés sur la réduction des gradients thermiques en transférant efficacement la chaleur depuis des surfaces fortement sollicitées vers des composants moins sollicités de l'engin spatial. En utilisant de nouveaux matériaux composites à matrice céramique (CMC) intégrant des fibres conductrices en carbone, les partenaires de THOR cherchent à optimiser l'échange thermique grâce à la conduction et la radiation de la chaleur. Un refroidissement actif constitue l'élément clé des deux autres concepts de THOR. Ces systèmes de contrôle thermique combineront plusieurs méthodes de protection contre la chaleur, dont le refroidissement par transpiration des surfaces externes de l'engin et le refroidissement par convection basé sur une structure en sandwich composée d'une peau CMC et d'un coeur en mousse céramique. Pour chaque concept, des modèles ont été conçus et fabriqués afin d'être testés dans les installations de soufflerie et d'arc électrique des partenaires de THOR, situées en Allemagne et au Japon. D'ici la fin du projet, on attend un niveau de maturité technologique supérieur à deux pour les nouveaux concepts de contrôle thermique. Le projet THOR aidera l'Europe à conserver sa position en matière de protection thermique, en améliorant considérablement les performances aérodynamiques et le contrôle de trajectoire pour le retour dans l'atmosphère terrestre des vols orbitaux. Ces mêmes technologies devraient profiter aux véhicules de transport hypersonique, en particulier lorsqu'ils sont lancés par moteur-fusée.
Mots‑clés
Protection thermique, véhicules spatiaux, rentrée dans l'atmosphère, matériau composite à matrice céramique, transport hypersonique
