Après un long été de dur labeur dans les laboratoires, les chercheurs du Graphene Flagship sont prêts pour deux expériences cette semaine, tester les technologies du graphène pour des applications spatiales en collaboration avec l'Agence spatiale européenne (ESA).

Deux équipes de chercheurs exploreront les avantages du graphène comme matériau de propulsion de la lumière dans les voiles solaires, et comme revêtement intelligent dans les caloducs en boucle pour les satellites. Les deux expériences seront réalisées dans des conditions de microgravité, pour simuler les conditions extrêmes dans l'espace. Les voiles solaires flotteront en microgravité dans une expérience de tour de chute, tandis que l'équipe de recherche qui étudie les caloducs connaîtra l'apesanteur à bord d'un vol parabolique.

Le Graphene Flagship est un consortium de recherche paneuropéen engagé à amener les technologies du graphène à travers les laboratoires de recherche à des applications matures. Graphène, la feuille de carbone épaisse à un seul atome, est prometteur pour une gamme d'applications grâce à son excellent propriétés mécaniques et thermiques. Ces propriétés vont maintenant être testées dans des conditions de microgravité extrêmes, étendre le potentiel du graphène à de nouveaux domaines.

Les caloducs en boucle sont des systèmes de refroidissement largement utilisés dans les satellites et les applications aérospatiales. Le refroidissement est obtenu en convertissant un liquide de travail en gaz à l'intérieur d'une mèche, puiser l'énergie de l'instrument chaud à refroidir. Suite à des résultats prometteurs sur le terrain, une équipe de chercheurs du Graphene Flagship vise à démontrer que le revêtement des mèches avec du graphène peut améliorer l'efficacité du caloduc même dans des conditions de microgravité.

Pour tester les mèches enduites de graphène dans des conditions de microgravité, les chercheurs participeront à un vol parabolique en basse gravité opéré par l'ESA en partenariat avec Novespace. En effectuant une série de manœuvres paraboliques, la microgravité est simulée en vol, et les chercheurs expérimenteront l'apesanteur.

"Je suis vraiment excité, Je n'ai jamais rien fait de tel auparavant, " a déclaré le Dr Méganne Christian, chercheur au CNR. "Voir ces matériaux sur lesquels nous travaillons depuis si longtemps, enfin travailler dans les conditions que nous voulons qu'ils soient, c'est vraiment excitant."

« Je suis enthousiasmé par l'expérience et j'ai hâte de découvrir une faible gravité, " a déclaré le Dr Yarjan Samad, chercheur à l'Université de Cambridge. "Réaliser les expériences en microgravité sera un défi, mais nous avons tous fait beaucoup de travail et je pense que nous obtiendrons d'excellents résultats en améliorant les performances."

L'expérience est une collaboration entre les partenaires de Graphene Flagship au Microgravity Research Centre, Université libre de Bruxelles, La Belgique; le Cambridge Graphene Centre, Université de Cambridge, ROYAUME-UNI; Institut de synthèse organique et de photoréactivité et Institut de microélectronique et microsystèmes, Conseil national de la recherche d'Italie (CNR), Italie; et Leonardo Spa, Italie, un leader mondial de l'aérospatiale, opérant dans les systèmes spatiaux et la fabrication d'instruments de haute technologie et dans la gestion des services de lancement et en orbite et des services satellitaires.

Dr Marco Molina (Leonardo), "Nous sommes heureux de participer à l'expérience et de tester pour la première fois l'utilisation du graphène pour les tubes en tas de boucles satellites. Maîtriser les technologies émergentes comme le graphène, et les utiliser pour développer des produits de pointe est d'une importance primordiale pour une entreprise comme Leonardo, qui fonde sa compétitivité sur l'innovation.

Les voiles légères peuvent propulser des objets dans l'espace en utilisant la pression de la lumière qui brille sur une surface réfléchissante. GraphèneX, une équipe de doctorants de l'Université Technique de Delft (TU Delft), Pays-Bas, ont développé une expérience pour tester le potentiel du graphène pour une utilisation dans la propulsion légère, en projetant une lumière laser sur des membranes de graphène flottant librement en microgravité. L'Institut spatial de la TU Delft, Pays-Bas, apporte également son soutien au projet GrapheneX.

"Si vous voulez faire une voile solaire, il est très important que les matériaux avec lesquels vous faites la voile soient très légers, " a déclaré Vera Janssen (TU Delft), un doctorant impliqué dans le projet GrapheneX. "La légèreté et la résistance ultimes sont vraiment les principaux avantages de l'utilisation du graphène, "

L'expérience sera réalisée à la ZARM Drop Tower à Brême, Allemagne dans le cadre du projet Drop Your Thesis de l'ESA Education ! programme, qui invite les étudiants à proposer des idées d'expériences en microgravité. Pour créer des conditions de microgravité extrêmes, jusqu'à un millionième de la force gravitationnelle de la Terre, une capsule contenant l'expérience est catapultée de haut en bas de la tour de 146 mètres, conduisant à 9,3 secondes d'apesanteur.

"Des installations comme la ZARM Drop Tower sont quelque chose d'impressionnant, dans l'échelle qu'ils sont et le nombre de choses qui doivent travailler ensemble pour pouvoir fonctionner correctement. Je suis très honoré d'y aller, " a déclaré Rocco Gaudenzi (TU Delft), un autre doctorant qui fait partie de l'équipe GrapheneX.

Ces deux expériences ambitieuses sont une excellente démonstration du potentiel diversifié du graphène, et jettera les bases pour élargir les frontières de la recherche sur le graphène.

Prof. Jari Kinaret (Université de technologie de Chalmers, Suède), Directeur du Flagship Graphène, a déclaré « Ces deux projets illustrent le double caractère du Graphene Flagship :le projet de caloduc en boucle cible une application spécifique, tandis que le projet de voile légère est fermement lié à la recherche fondamentale et s'appuie sur la combinaison unique de propriétés que seul le graphène peut offrir. Je suis particulièrement fier du fait qu'un de ces projets ait été initié par des étudiants travaillant sur un domaine complètement déconnecté des applications spatiales :cela démontre la créativité de la prochaine génération de chercheurs, et montre les liens parfois surprenants entre les différentes parties de notre vaisseau amiral - ou peut-être devrais-je dire vaisseau spatial ?"

Prof. Andrea Ferrari (Université de Cambridge), Le responsable scientifique et technologique du Graphene Flagship et président de son panel de gestion a ajouté :« Ce sont les premières expériences où le graphène est testé dans des conditions de gravité proche de zéro pour des applications spatiales, et la première collaboration entre le Graphene Flagship et l'Agence spatiale européenne, avec un chemin clair vers les applications, grâce au partenaire phare Leonardo, une industrie aérospatiale de premier plan. Nous avons déjà une feuille de route pour amener le graphène plus loin dans l'industrie spatiale au cours des deux à quatre prochaines années, avec deux autres campagnes d'apesanteur déjà confirmées."