27 Juin 2007

2010, l’année où l’ultra léger décollera - Regagner la Terre « à la voile »

À partir de 2011, lorsqu’il aura mené à bien sa mission d’étude du principe d’équivalence, le satellite Microscope deviendra un débris inerte tournant sur une orbite de basse altitude déjà très encombrée.

Le CNES, signataire de traités internationaux visant à la réduction des débris spatiaux, a imaginé une méthode originale pour faire redescendre Microscope dans l’atmosphère : le freiner avec IDEAS, une structure ultra légère qui jouera sensiblement le même rôle que les parachutes de freinage dont sont équipés certains avions de chasse, mais sur une durée beaucoup plus longue.

Comme le précise Loïc Boloh, sous-directeur technique véhicule au CNES, « à l’altitude de 730 km, si Microscope était livré à lui-même à la fin de sa mission, il mettrait plus de 60 ans à retomber dans l’atmosphère. En déployant une voile ultralégère de 5 m2 seulement, on réduit cette durée à 25 ans ».
Décroissance de l'altitude du satellite en utilisant le système IDEAS.
Décroissance de l'altitude du satellite en utilisant le système IDEAS.
En effet cette voile, démultipliant la traînée du satellite au travers des rares particules atmosphériques croisant encore à cette altitude, accélèrera l’érosion naturelle de son orbite.
Satellite Microscope équipé de ces 2 ailes de désorbitation déployées (4m 60 de long). Crédits : CNES
Satellite Microscope équipé de ces 2 ailes de désorbitation déployées (4m 60 de long). Crédits : CNES
La phase la plus délicate pour une structure ultra légère sera sans nul doute celle de son déploiement en impesanteur. C’est la raison pour laquelle une campagne d’essais en microgravité a récemment été menée à bord d’un Airbus Zéro-G de la société Novespace.

IDEAS apprend à déployer ses ailes

Pendant les phases d’impesanteur, une maquette de mat de 1 m de long a été mise sous pression par gonflage avec un gaz inerte (azote).

« L’idée était de valider le début de déploiement du tube, qui au départ est plié » précise Loïc Boloh. « Une autre maquette nous a permis de tester le déploiement des 2 membranes associées qui serviront de voile. Les retours de cette expérience ont été très riches d’enseignements ». Ces tests ont notamment permis au CNES, qui fournit à EADS ST les spécifications afin de rendre le système compatible avec la plate-forme Microscope, de vérifier de façon très fine les paramètres présidant au guidage du déploiement.

L’influence de la méthode de pliage sur le déroulement des opérations a également été évaluée. Afin de pouvoir prendre place sous la coiffe du lanceur en même temps que Microscope, le mat et les voiles doivent en effet occuper un volume ne dépassant pas 60 x 60 x 10 cm, pour un poids de 12 kg.



Présentation de l'expérience Gossamer lors des visites de l'Airbus Zéro-G au Salon du Bourget 2007. Tests de déploiements en impesanteur lors de sa précédente campagne de vols paraboliques. Crédits : CNES

Pour tenir un tel cahier des charges, il a fallu réunir des matériaux hors normes, comme le kapton, un film polymère très fin et peu sensible aux variations de température, qui constitue l’essentiel de la voilure. Ce Kapton est posé sur un treillis en Nomex, fibre elle aussi très résistante à la chaleur. Et pour éviter que la voile ne se déchire en orbite pendant les 25 ans que durera son odyssée, elle comprend également de l’aluminium contre les ultraviolets solaires, et de l’oxyde de silicium contre la corrosion due à l’oxygène atomique.

Ces tests de déploiement de structures ultra légères, les premiers menés lors d’une campagne de vol parabolique en Europe, ont été couronnés de succès. Fort de ces résultats très prometteurs, le CNES va pouvoir poursuivre avec EADS ST le dialogue technique fructueux grâce auquel MICROSCOPE mettra un jour les voiles pour revenir sur Terre.

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