Le bouclier thermique de Solar Orbiter installé dans la chambre à vide, la plus grande d'Europe, de l'Agence spatiale européenne. © Esa, Anneke Le Floc'h

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Le bouclier thermique de la sonde Solar Orbiter devrait tenir le choc

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Pour améliorer nos connaissances du Système solaire, il faut aller au contact avec des missions de retour d'échantillons ou des études sur place. Ce qui est vrai aussi... pour le Soleil. L'Agence spatiale européenne a en effet planifié une sonde, Solar Orbiter, qui s'en approchera si près qu'elle devra être protégée par un bouclier thermique très efficace. L'Esa vient de le tester avec succès.

Lancée en 2017 par un lanceur fourni par la Nasa (Atlas V), la sonde Solar Orbiter, de l'Agence spatiale européenne, s'approchera du Soleil comme aucun autre engin ne l'a encore fait. Elle se risquera en effet jusqu'à 42 millions de kilomètres de la surface de l'astre solaire. Elle en sera alors presque quatre fois plus proche que la Terre et évoluera à l'intérieur de l'orbite de Mercure.

À cette distance, les instruments recevront environ treize fois plus d'énergie que si la sonde était près de la Terre. Autrement dit, ils devront faire face à des tempêtes de rayonnements UV, X et gamma très énergétiques. Soumise à des températures avoisinant les 600 °C, la sonde sera dotée d'un bouclier thermique pour réduire la température à l'intérieur de l'engin. Le point le plus froid du satellite sera d'environ -60 °C.

Test du bouclier thermique de la sonde Solar Orbiter. Pour une fois, ce n'est pas un test d'un modèle de vol qui a servi à valider la conception et les choix technologiques mais un modèle d'ingénierie. © Esa

Le froid de l'espace et la chaleur du Soleil simulés en laboratoire

Constitué de multiples couches de titane et d'un revêtement en carbone, ce bouclier, de 3,1 m x 2,4 m, est percé de trois trous circulaires. Ils permettront aux quatre instruments dédiés à l'observation directe du Soleil d'opérer derrière une protection en béryllium ou en verre.

L'Agence spatiale européenne l'a testé récemment dans le grand simulateur spatial installé dans son centre technique aux Pays-bas (Estec). Avec un diamètre de 10 m et une hauteur de 15 m, il est le plus grand d'Europe. À l'intérieur ont été simulées les conditions spatiales attendues à cette distance du Soleil. De l'azote liquide (-190 °C) a simulé le froid glacial de l'espace et 19 lampes au xénon, d'une puissance de 25 kW chacune, ont simulé l'ensoleillement de la sonde.

Cet essai, qui a duré plusieurs jours, a été suivi par des caméras à infrarouges pour contrôler en temps réel la température de la face avant du bouclier. Des capteurs de chaleur, répartis en différents endroits du bouclier thermique, ont également été utilisés. Des caméras étaient en permanence pointées sur ce bouclier pour détecter le moindre mouvement de déformation ou l'apparition d'un point de rupture de la face avant du bouclier. Ce test a aussi permis de qualifier le logiciel qui prédira avec précision les températures de vol.

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