Une idée lumineuse pour une protection légère lors de l’entrée dans l’atmosphère
Dans ses plans en matière d’exploration spatiale au-delà de l’orbite terrestre basse au cours de la prochaine décennie, l’UE ambitionne de visiter la Lune et Mars. Or, tirer le meilleur parti possible de ces missions complexes implique de disposer d’instruments et d’équipements lourds et volumineux pour la navigation, l’exploration et l’échantillonnage. Des boucliers thermiques perfectionnés joueront un rôle essentiel dans la sécurité et le succès de ces campagnes spatiales. Les systèmes actuels d’entrée dans l’atmosphère s’appuient sur des boucliers thermiques rigides dont le volume et le poids très importants imposent des restrictions significatives aux capacités de charges utiles. Le poids et la densité de remplissage intrinsèquement faibles d’un bouclier thermique gonflable (BTG) en font un élément clé de la réussite des futures missions. Aujourd’hui, la National Aeronautics and Space Administration (États-Unis) n’est plus la seule équipe en lice dans la course au développement de ce produit. Le projet européen EFESTO(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, a amélioré son propre BTG, soutenant de ce fait l’indépendance spatiale et la compétitivité européenne.
Entrer dans l’atmosphère à moindre un coût
Lorsque les modules spatiaux pénètrent dans l’atmosphère à une vitesse d’environ 27 000 km/h, l’air rapidement comprimé sur les bords d’attaque atteint des températures supérieures à 1 400 °C. Les boucliers thermiques(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) qui les équipent permettent à ces engins et à leurs charges utiles d’arriver en toute sécurité à destination, en les ralentissant grâce à la traînée et en régulant l’énorme quantité de chaleur générée à ce moment-là. Les BTG sont constitués d’un système de protection thermique externe flexible et d’une structure interne gonflable qui garantissent que le facteur de forme et le système de transport de la charge résistent à la pression aérodynamique lors de la pénétration atmosphérique. Ces deux systèmes peuvent être pliés et conditionnés dans un plus petit volume pour être rangés à l’intérieur d’un lanceur et gonflés avant l’arrivée dans l’atmosphère. «Les BTG ouvrent la voie à une plus grande capacité de charge utile, offrant la même surface de traînée qu’un bouclier thermique rigide, mais avec une masse et un volume bien moindres», explique Giuseppe Guidotti de Elecnor Deimos Space(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), coordinateur et responsable du projet EFESTO.
De la définition du scénario de la mission au test du démonstrateur
Bien que la physique qui sous-tend l’exploitation des BTG soit établie, l’ingénierie de ces dispositifs nécessite une modélisation complexe, des solutions de conception innovantes et des essais exigeants. «Le projet EFESTO a abordé le spectre complet du processus d’ingénierie du système. De la définition du scénario de mission et de l’identification du cas d’utilisation à la conception du système et du démonstrateur technologique et aux essais dans un environnement pertinent, nous avons rencontré un succès remarquable», explique Giuseppe Guidotti. Les résultats du projet ont permis de faire passer ce nouveau BTG au quatrième niveau de maturité technologique (TRL 4). «L’effort multidisciplinaire soutenu par l’interaction étroite de personnes hautement qualifiées et d’acteurs clés de la communauté spatiale internationale ont été déterminants pour la réussite du projet», ajoute Giuseppe Guidotti. Le projet EFESTO était mené sous l’égide de Elecnor Deimos Space en collaboration avec des partenaires clés: le Centre allemand pour l’aéronautique et l’astronautique, l’ONERA en France, le Centre italien de recherche aérospatiale, l’université polytechnique de Turin et Aviospace. La PME italienne Aerospace Laboratory for Innovative Components et la société canadienne Thin Red Line Aerospace ont apporté de précieuses contributions.
De nouveaux horizons pour l’exploration spatiale européenne
«EFESTO a dépassé les attentes et ouvert la porte à des initiatives potentielles en Europe qu’en d’autres circonstances il aurait été difficile ne serait-ce que d’envisager», déclare Giuseppe Guidotti. Non seulement cette équipe dynamique a accru les connaissances européennes et la capacité de conception de systèmes et de missions reposant sur les BTG, mais elle a également revitalisé l’intérêt et l’engagement européens pour et dans ce secteur. «Le projet posait des objectifs ambitieux qui ont été atteints avec succès, nous permettant de découvrir un “nouveau monde” où seuls les États-Unis avaient obtenu des résultats significatifs jusqu’à présent», conclut Giuseppe Guidotti.
Mots‑clés
EFESTO, BTG, espace, bouclier thermique, aérospatiale, entrée dans l’atmosphère, bouclier thermique gonflable, engin spatial, système de protection