Après soixante ans d'agences spatiales envoyant des fusées, des satellites et d'autres missions en orbite, les débris spatiaux sont devenus une préoccupation croissante. Non seulement il y a de gros morceaux de déchets qui pourraient éliminer un vaisseau spatial en un seul coup, mais il y a aussi d'innombrables petits morceaux de débris voyageant à très grande vitesse. Ces débris constituent une menace sérieuse pour la Station spatiale internationale (ISS), les satellites actifs et les futures missions en équipage en orbite.
Pour cette raison, l'Agence spatiale européenne cherche à développer un meilleur blindage contre les débris pour l'ISS et les générations futures d'engins spatiaux. Ce projet, soutenu par le programme de technologie de support général de l’ESA, a récemment effectué des tests balistiques qui ont examiné l’efficacité de nouveaux stratifiés de fibres métalliques (FML), qui pourraient remplacer le blindage en aluminium dans les années à venir.
Pour le décomposer, toutes les missions orbitales - qu'il s'agisse de satellites ou de stations spatiales - doivent être préparées au risque de collisions à grande vitesse avec de minuscules objets. Cela inclut la possibilité de collision avec des déchets spatiaux d'origine humaine, mais également le risque de dommages aux objets micro-météoroïdes (MMOD). Celles-ci sont particulièrement menaçantes lors de ruisseaux météoritiques saisonniers intenses, tels que les Léonides.
Alors que de plus gros morceaux de débris orbitaux - allant de 5 cm (2 pouces) à 1 mètre (1,09 mètre) de diamètre - sont régulièrement surveillés par la NASA et par le Space Debris Office de l'ESA, les plus petits morceaux sont indétectables - ce qui les rend particulièrement menaçants. Pour aggraver les choses, les collisions entre des morceaux de débris peuvent provoquer davantage de formation, un phénomène connu sous le nom d'effet Kessler.
Et comme la présence de l'humanité sur l'orbite proche de la Terre (NEO) ne fait qu'augmenter, avec des milliers de satellites, d'habitats spatiaux et de missions en équipage prévus pour les prochaines décennies, les niveaux croissants de débris orbitaux posent donc un risque croissant. Comme l'explique l'ingénieur Andreas Tesch:
«Ces débris peuvent être très dommageables en raison de leur vitesse d'impact élevée de plusieurs kilomètres par seconde. De plus gros morceaux de débris peuvent au moins être suivis afin que de grands vaisseaux spatiaux tels que la Station spatiale internationale puissent s'écarter, mais les morceaux de moins de 1 cm sont difficiles à repérer à l'aide du radar - et les satellites plus petits ont généralement moins de possibilités d'éviter la collision . "
Pour voir comment leur nouveau blindage résisterait aux débris spatiaux, une équipe de chercheurs de l'ESA a récemment effectué un test où une balle en aluminium de 2,8 mm de diamètre a été tirée sur un échantillon de bouclier de vaisseau spatial - dont les résultats ont été filmés par une caméra à grande vitesse . À cette taille et à une vitesse de 7 km / s, la balle a simulé efficacement l'énergie d'impact qu'un petit morceau de débris aurait comme s'il entrait en contact avec l'ISS.
Comme l'explique le chercheur Benoit Bonvoisin dans un récent communiqué de presse de l'ESA:
«Nous avons utilisé un pistolet à gaz à l'Institut allemand Fraunhofer pour la dynamique à grande vitesse pour tester un nouveau matériau envisagé pour protéger les engins spatiaux contre les débris spatiaux. Notre projet a consisté à étudier différents types de «stratifiés de fibres métalliques» produits pour nous par GTM Structures, qui sont plusieurs couches métalliques minces liées ensemble avec un matériau composite. »
Comme vous pouvez le voir dans la vidéo (publiée ci-dessus), la balle en aluminium solide a pénétré le bouclier, puis s'est brisée en une boîte de fragments et de vapeur, qui sont beaucoup plus faciles à capturer ou à dévier pour la couche d'armure suivante. C'est une pratique standard lorsqu'il s'agit de débris spatiaux et de MMOD, où plusieurs boucliers sont superposés pour adsorber et capturer l'impact de sorte qu'il ne pénètre pas dans la coque.
Une variante courante de ceci est connue sous le nom de «bouclier Whipple», qui a été initialement conçu pour se prémunir contre la poussière de comète. Ce blindage se compose de deux couches, un pare-chocs et une paroi arrière, avec une distance mutuelle de 10 à 30 cm (3,93 à 11,8 pouces). Dans ce cas, le FML, qui est produit pour l'ESA par GTM Structures BV (une société aérospatiale basée aux Pays-Bas), se compose de plusieurs couches métalliques minces liées ensemble avec un matériau composite.
Sur la base de ce dernier test, le FML semble être bien adapté pour prévenir les dommages à l'ISS et aux futures stations spatiales. Comme Benoit l'a indiqué, lui et ses collègues doivent maintenant tester ce blindage sur d'autres types de missions orbitales. "La prochaine étape serait de réaliser une démonstration en orbite dans un CubeSat, pour évaluer l'efficacité de ces FML dans l'environnement orbital", a-t-il déclaré.
Et assurez-vous de profiter de cette vidéo du bureau des débris orbitaux de l'ESA:
