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H2020

META-REFLECTOR — Résultat en bref

Project ID: 687303
Financé au titre de: H2020-EU.2.1.6.
Pays: Italie
Domaine: Espace

Les revêtements de nouvelle génération des engins spatiaux

S’ils ne disposaient pas de réflecteurs solaires optiques (OSR), les engins spatiaux ne pourraient pas supporter la chaleur des radiations solaires. Cependant, les technologies OSR actuelles ne sont pas sans défauts: elles sont soit lourdes, soit fragiles, soit trop rigides ou ont tendance à s’abîmer trop rapidement. La nouvelle génération des méta-OSR promet de résoudre ces problèmes tout en réduisant le poids global des engins spatiaux/satellites.
Les revêtements de nouvelle génération des engins spatiaux
Le marché des OSR est actuellement dominé par les OSR quartz et, dans une moindre mesure, par les films en argent/Teflon. Avec ses méta-matériaux OSR (méta-OSR), le consortium META-REFLECTOR propose le meilleur des deux mondes: la durabilité dans l’espace des OSR quartz associée à la flexibilité et à la facilité d’utilisation des films Ag/FEP.

«Les OSR quartz ont tendance à se casser durant l’application. Ils ne sont pas compatibles avec les panneaux de radiateur incurvés ou flexibles et la seule alternative commerciale (les films en ag/FEP), bien que plus facile à manipuler et à appliquer, vieillit mal dans un environnement spatial. En outre, ces deux technologies présentent un haut degré d’émissivité, y compris à basse température, ce qui provoque une perte de chaleur pendant les éclipses», explique Lucia Amorosi, gestionnaire de projets chez Thales Alenia Space et coordinatrice de META-REFLECTOR.

Les revêtements en méta-OSR permettent d’éliminer ces problèmes. Grâce à l’utilisation d’un oxyde métallique thermochromique, ils présentent même une émissivité variable en fonction de la température, et permettent donc de réaliser des économies d’énergie considérables. Cette technologie repose en outre entièrement sur des revêtements inorganiques durables et testés spatialement, et peut donc s’appliquer aux substances à film fin et flexible.

À la différence des OSR quartz, qui sont produits en déposant une couche continue de métal sur la deuxième surface (face au radiateur) de carreaux de quartz, les méta-OSR sont produits en déposant un revêtement de méta-matériau métallique/diélectrique sur la surface externe (face à l’espace) de films polymères. «Nous utilisons le terme “méta-matériau” pour faire entendre que l’une des couches du revêtement est structurée en un ensemble en 2D de nano-antennes. Cette structure est produite par lithographie par nano-impression, une technique qui peut être facilement reproduite à grande échelle et sur de grandes surfaces à un coût raisonnable», explique Mme Amorosi.

Parallèlement à ce revêtement, l’équipe a également mis en démonstration un radiateur intelligent dont la conception avec un méta-matériau est similaire. Ce dernier permet de régler le refroidissement radiatif de l’engin spatial en utilisant un autre type d’oxyde métallique.

En chemin vers la commercialisation

Bien que cette technologie réponde totalement aux attentes initiales du consortium, Mme Amorosi admet qu’il y a encore du travail avant de pouvoir passer à sa commercialisation. «Des travaux de R&D supplémentaires sont nécessaires pour fabriquer des prototypes qui soient complètement conformes aux exigences de l’application en termes de thermo-optique», souligne-t-elle.

Mais une fois ce processus achevé, des OSR flexibles et durables dans l’espace présentant une émissivité variable en fonction de la température seront finalement disponibles pour les fabricants de satellites et d’engins spatiaux. Comme les méta-OSR peuvent être appliqués à des films extrêmement fins, l’équipe prévoit un large ensemble d’applications possibles, de l’isolation multicouches spécialisée aux voiles solaires, en passant par les revêtements thermiques pour les antennes et les structures gonflables de différents types et pour différents usages. «En principe, les méta-OSR devraient pouvoir être utilisés également pour des applications terrestres comme les toitures refroidissantes pour les bâtiments économes en énergie. Cependant, les coûts relativement élevés de cette technologie posent un défi de taille», conclut Mme Amorosi.

Maintenant que le projet META-REFLECTOR est terminé, le consortium recherche activement de nouvelles opportunités de financement pour terminer le développement de sa technologie et mettre en place des démonstrateurs qui soient totalement conformes aux exigences de mise en application. Mme Amorosi s’attend à ce que cette technologie commence à être intégrée aux engins spatiaux dans les cinq années à venir.

Mots-clés

META-REFLECTOR, méta-matériaux, OSR, réflecteur solaire optique, radiateur intelligent, quartz, oxyde métallique thermochromique, engins spatiaux, satellite, poids