L'espace peut être un endroit dangereux. Micrométéorites, particules solaires, et les débris spatiaux - des étages de fusée usagés aux fragments de peinture - passent devant les satellites jusqu'à 20 kilomètres par seconde, présentant des risques pour l'optique sensible de leur vaisseau spatial, détecteurs, et panneaux solaires.

Bien que les ingénieurs aient développé différentes techniques pour protéger les engins spatiaux de ces derviches tourneurs rapides, rien ne fournit une protection à 100 pour cent.

Un technologue au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland., cependant, expérimente une technologie émergente qui pourrait en fournir une autre, peut-être plus efficace, technique de défense des composants sensibles des engins spatiaux contre les bombardements à grande vitesse.

Vivek Dwivedi et son collaborateur, professeur de génie chimique Raymond Adomaitis de l'Université du Maryland, Parc du Collège, utilisent le dépôt par couche atomique (ALD) - une technologie en évolution rapide pour le revêtement des plastiques, semi-conducteurs, un verre, Téflon, et une pléthore d'autres matériaux - pour créer un nouveau super-fort, revêtement ultra-mince constitué de minuscules tubes de nitrure de bore, semblable en apparence aux poils d'une brosse à dents.

''Le nitrure de bore cristallin est l'un des matériaux les plus durs au monde, '' Dwivedi a dit, le rendant idéal comme revêtement pour rendre les composants sensibles des engins spatiaux moins susceptibles d'être endommagés lorsqu'ils sont frappés par la poussière spatiale, petits rochers, et les particules solaires à haute énergie.

Dépôt de couche atomique

La technique ALD, que l'industrie des semi-conducteurs a adopté dans sa fabrication de puces informatiques, consiste à placer un matériau de substrat à l'intérieur d'une chambre de réacteur et à pulser séquentiellement différents types de gaz précurseurs pour créer un film ultramince dont les couches ne sont littéralement pas plus épaisses qu'un seul atome.

L'ALD diffère des autres techniques d'application de films minces car le processus est divisé en deux demi-réactions, est exécuté en séquence, et est répété pour chaque couche. Par conséquent, les techniciens peuvent contrôler avec précision l'épaisseur et la composition des films déposés, même au plus profond des pores et des cavités. Cela donne à ALD une capacité unique à recouvrir et autour d'objets 3D. Cet avantage - couplé au fait que les technologues peuvent créer des films à des températures beaucoup plus basses qu'avec les autres techniques - en a conduit beaucoup dans l'optique, électronique, énergie, textile, et les domaines des dispositifs biomédicaux pour remplacer les anciennes techniques de dépôt par l'ALD.

Selon Dwivedi, si les techniciens utilisent ALD pour enduire le verre d'oxyde d'aluminium, par exemple, ils peuvent renforcer le verre de plus de 80 pour cent. Les films minces résultants agissent comme du ''nano putty, '' combler les défauts à l'échelle nanométrique trouvés dans le verre - les mêmes minuscules fissures qui provoquent la rupture du verre lorsqu'il est heurté par un objet. ''Cette application ALD a de profondes possibilités pour les modules d'équipage de nouvelle génération, '' a déclaré Dwivedi. ''Nous pourrions diminuer l'épaisseur des vitres sans sacrifier la résistance.''

''C'est vraiment excitant, '' a déclaré Ted Swanson, Chef adjoint de Goddard pour la technologie des systèmes mécaniques. ''Il s'agit d'une technologie émergente qui offre une toute nouvelle façon de protéger les composants des engins spatiaux, peut-être plus efficacement que ce qui est possible avec les techniques actuelles. Tout aussi important, avec ALD, nous pouvons déposer du matériel à moindre coût.''

''Les matériaux les plus durs du 'monde'

Cela ne veut pas dire que la tâche est facile, dit Dwivedi.

La fabrication d'un revêtement à base d'ALD à base de bore et d'autres gaz précurseurs est exceptionnellement difficile à réaliser. Actuellement, les technologues fabriquent des films de bore en faisant réagir de la poudre de bore avec de l'azote et une petite quantité d'ammoniac dans une chambre qui doit être chauffée à un degré brûlant 2, 552 degrés Fahrenheit - un processus coûteux. Avec ALD, un film ultrafin de nitrure de bore pourrait être déposé dans une chambre ne dépassant pas 752 degrés Fahrenheit.

''Notre équipe a étudié les difficultés et pense comprendre pourquoi elles se produisent, '' a déclaré Dwivedi. Par conséquent, il pense que l'équipe réussira à déposer du nitrure de bore sur un substrat de silicium d'ici l'année prochaine. Si des tests ultérieurs à Goddard et au Langley Research Center de la NASA à Hampton, Virginie., prouver l'efficacité du matériau en tant que revêtement protecteur, il pense que les concepteurs d'instruments pourraient un jour utiliser la technologie pour recouvrir les miroirs, autobus spatiaux, et d'autres composants. Un tel test pourrait avoir lieu dès l'été prochain.

En plus de créer un revêtement protecteur, Dwivedi et son équipe utilisent le financement du programme de recherche et développement interne de Goddard et du Center Innovation Fund de la NASA pour tester la technique comme moyen possible de revêtir les miroirs des télescopes à rayons X, qui doit être courbé pour collecter des photons de rayons X à haute énergie qui autrement perceraient des miroirs plats, et des radiateurs nécessaires pour éloigner la chaleur des instruments sensibles.

''Cette technologie peut enrober n'importe quoi. C'est parfait point à point. Il y a tellement d'applications pour cette technologie, '' a déclaré Dwivedi. ''La seule chose qui limite son utilisation est votre imagination.''