Une fibre naturelle qui enveloppait autrefois les premières momies égyptiennes et était portée par les aristocrates romains a trouvé un but dans l'ère spatiale. Enfiler les fibres de la plante de lin à travers le matériau des panneaux satellites peut aider les missions spatiales à brûler plus rapidement lors de la rentrée atmosphérique, ce qui rend leur élimination plus sûre pour les personnes et les biens au sol.

Les tests détaillés de l'ESA sur ce composite de fibres naturelles l'ont aidée à trouver à son tour des utilisations terrestres plus larges, y compris à l'intérieur des voitures de Formule 1 de McLaren Racing.

Fibres de la plante de lin, cultivé en Europe depuis l'âge de pierre, sont tissés pour faire du lin. Un projet de l'ESA avec les sociétés suisses Bcomp et RUAG a envisagé de les substituer aux fibres de carbone, qui sont utilisés pour fabriquer le principal matériau composite « plastique renforcé de fibres de carbone » (CFRP).

Un matériau solide mais léger, Le CFRP ressemble au béton armé, où des barres d'acier sont ajoutées à un mélange de béton afin de le renforcer. De manière parallèle, les fibres de carbone sont mélangées à de la résine époxy pour obtenir un rapport résistance/poids et une rigidité plus élevés. Le composite résultant est largement utilisé dans la fabrication de satellites, ainsi que les secteurs automobile et maritime de haute performance.

"L'idée derrière ce projet de structure bio-composite dans les applications spatiales était d'étudier l'utilisation de fibres naturelles à la place de leurs équivalents carbone, " explique Tiziana Cardone, ingénieure en structure de l'ESA.

« Il y a deux raisons principales à cela :premièrement pour réduire les impacts environnementaux de la fabrication spatiale, qui est l'un des principaux objectifs de l'initiative Clean Space de l'ESA. Notre analyse détaillée du cycle de vie montre que cela peut réduire les émissions de dioxyde de carbone jusqu'à 75 % par rapport aux pièces en fibre de carbone correspondantes.

"En outre, dans un autre lien vers Clean Space, nous avons recherché de nouveaux matériaux qui peuvent « disparaître » plus facilement, ce qui signifie qu'ils peuvent brûler plus rapidement et plus complètement lors de la rentrée atmosphérique. Cela a été motivé à son tour par les exigences de la politique européenne de réduction des débris spatiaux, nécessitant un risque inférieur à 1 sur 10 000 pour les personnes ou les biens lorsque les satellites sont éliminés en fin de vie.

Le projet, dirigé par la section Structures de l'ESA et soutenu par le programme technologique de soutien général de l'Agence, impliquait d'examiner les fibres de lin en fonction des exigences très exigeantes des vols spatiaux.

"Nous avons constaté qu'ils ont une dilatation thermique exceptionnellement faible - ce qui est bon en termes de températures extrêmes de l'espace orbital - ainsi qu'une rigidité spécifique élevée, et une résistance qui peut être conservée jusqu'à des températures cryogéniques, " explique Ugo Lafont, spécialiste des matériaux et procédés de l'ESA. " Ils sont également capables d'amortir bien les vibrations, peut supporter l'exposition aux rayons ultraviolets et gêner beaucoup moins les signaux radio que les fibres de carbone."

L'équipe du projet a pris comme point de départ les composites de fibres naturelles « powerRib » à coque mince brevetés de Bcomp, en les utilisant pour fabriquer une version d'essai d'un panneau structurel latéral pour le satellite Copernicus Sentinel-1, qui dans le cas de la mission réelle était en aluminium.

"Ces panneaux sont conçus comme des 'points désactivables ciblés' pour le satellite, destiné à se briser tôt pour permettre les flux de chaleur dans l'intérieur du satellite plus tôt que ce ne serait le cas autrement, " ajoute Tommaso Ghidini. A la tête des structures de l'ESA, Division Mécanismes et Matériaux.

"L'étape suivante consistait à tester ces panneaux refaits de la manière la plus réaliste possible, à l'aide d'une soufflerie à plasma à l'Institute of Space Systems, IRS à Stuttgart, Allemagne. L'IRS a travaillé avec la section Matériaux de l'ESA pour développer la procédure de test de neutralisation. »

Le baptême du feu qui en a résulté a montré un résultat positif par rapport au CFRP traditionnel :alors que les brins de fibre de carbone ont tendance à rester en place pendant que leur matrice environnante est brûlée, les fibres de lin se séparent beaucoup plus rapidement.

La caractérisation détaillée du projet du composite de fibres naturelles de Bcomp lui a également permis de trouver de nouveaux clients terrestres :la société suédoise Volta Trucks utilise le composite pour des panneaux de carrosserie plus légers et plus respectueux de l'environnement.

McLaren Racing a quant à lui collaboré avec Bcomp pour fabriquer le premier siège de course en composite de fibres naturelles de Formule 1. Possédant des propriétés d'amortissement des vibrations améliorées par rapport à un siège traditionnel en PRFC, le nouveau matériau offre également des possibilités de sécurité plus larges - les fibres de carbone sont connues pour se briser en cas d'accident, perforant quand

"Nous sommes une petite équipe, et travailler avec l'ESA nous a beaucoup appris, " ajoute Régis Voillat de Bcomp, « que nous avons pu appliquer à leur tour à beaucoup de nos autres projets. Cette collaboration a donc également soutenu la diffusion de technologies durables dans d'autres secteurs. »