Un doctorat de l'Université de Manchester. Un étudiant a développé un prototype de bouclier thermique flexible pour engin spatial qui pourrait réduire le coût des voyages dans l'espace et même aider les futures missions spatiales vers Mars.

Les boucliers thermiques sont essentiellement utilisés comme freins pour empêcher les engins spatiaux de brûler et de s'écraser à l'entrée et à la rentrée dans l'atmosphère d'une planète. Cette conception est la première au monde à utiliser des forces centrifuges qui rigidifient les matériaux légers pour éviter la combustion.

Les méthodes actuelles de bouclier thermique des engins spatiaux comprennent d'énormes structures gonflables et des structures déployées mécaniquement qui sont souvent lourdes et compliquées à utiliser.

Rui Wu, de l'école de mécanique de Manchester, Aéronautique et génie civil, dit qu'en plus d'être léger dans la conception, le prototype est également "autorégulé". Cela signifie qu'il n'y a pas besoin de machines supplémentaires, réduire encore plus le poids des engins spatiaux et permettre la recherche scientifique et la récupération de pièces de fusée à faible coût.

Il dit :"Les engins spatiaux pour les futures missions doivent être plus gros et plus lourds que jamais, ce qui signifie que les boucliers thermiques deviendront de plus en plus trop gros pour être gérés. »

Pour répondre à cette demande, Wu et son équipe ont développé un bouclier thermique flexible qui a la forme d'une jupe et qui tourne comme une graine de sycomore. Des planètes avec des atmosphères, comme la Terre et Mars, permettre au vaisseau spatial d'utiliser la traînée aérodynamique pour ralentir et la conception du prototype l'utilise pour permettre l'entrée dans l'atmosphère.

« Ceci est similaire à la plongée en planche haute, où la traînée de l'eau ralentit votre corps avant d'atteindre le fond de la piscine, ", explique Wu.

L'entrée rapide dans l'atmosphère terrestre génère tellement de chaleur - plus de 10, 000 ˚C – que l'air autour du vaisseau spatial peut brûler en plasma. Pour une entrée dans l'atmosphère en toute sécurité, les engins spatiaux ont besoin d'un frontal, ou bouclier, qui tolère une chaleur élevée ainsi qu'une forme aérodynamique qui génère de la traînée. Cependant, Contrairement à la Terre, l'atmosphère martienne est très mince.

"Si la rentrée sur Terre, c'est comme plonger dans du miel épais, L'entrée sur Mars serait comme plonger dans l'eau, " dit Wu.

Pour transporter du matériel lourd et des astronautes, une zone de forte traînée est nécessaire. En entrant dans l'atmosphère de la Terre ou de Mars, les engins spatiaux nécessitent des boucliers hautement conçus pour éviter le burn-up, générer de la traînée, et supporter de lourdes charges. La conception de Wu résout potentiellement les deux problèmes.

Le prototype est fait d'un matériau flexible qui permet un stockage facile à bord d'engins spatiaux. Ce materiel, tout pliable, est solide et a une tolérance à haute température. Le bouclier est également cousu le long d'un motif spécial qui lui permet de tourner pendant le vol, induisant la force centrifuge.

Wu voit sa conception aider à la recherche scientifique spatiale et aux missions de sauvetage à l'avenir. Il ajoute :« De plus en plus de recherches sont menées dans l'espace, mais cela coûte généralement très cher et l'équipement doit partager un trajet avec d'autres véhicules.

« Comme ce prototype est suffisamment léger et flexible pour être utilisé sur des satellites plus petits, la recherche pourrait être rendue plus facile et moins coûteuse. Le bouclier thermique aiderait également à réduire les coûts des missions de récupération, car sa traînée induite élevée réduit la quantité de carburant brûlé lors de la rentrée."