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Feel the Burn – Satellite Design to Unravel

L’initiative Clean Space de l’Agence spatiale européenne (ESA) a effectué un test de rentrée simulée à l’intérieur d’une soufflerie à plasma sur le site du centre aérospatial allemand DLR à Cologne. Crédit : ESA

Cela peut sembler contre-intuitif, mais une meilleure conception des satellites est l’une des stratégies clés pour lutter contre les débris spatiaux. Développé par l’ESA espace propre Initiative, l’approche est appelée « design for demise » et consiste à s’assurer que les satellites abandonnés se désintégreront et se consumeront complètement lorsqu’ils rentreront dans l’atmosphère.

Les dispositifs de rentrée dans l’espace doivent s’éteindre complètement lorsqu’ils s’enfoncent dans l’atmosphère pour être sûrs. Dans la pratique, certaines pièces peuvent toucher le sol – certaines sont suffisamment grosses pour causer de graves dommages.

En 1997, par exemple, les Texans Steve et Verona Gutowski ont été réveillés par l’impact de ce qui semblait être un « rhinocéros mort » à seulement 50 mètres de leur ferme. Il s’est avéré qu’il s’agissait d’un réservoir de carburant de 250 kg provenant de l’étage de la fusée.

débris spatiaux texas

Le réservoir de carburant principal du deuxième étage d’un missile Delta 2 est tombé près de Georgetown, Texas, États-Unis, le 22 janvier 1997. Ce réservoir d’environ 250 kg est principalement une structure en acier inoxydable et a survécu à la rentrée relativement intact. . crédit : NASA

Les réglementations modernes sur les débris spatiaux exigent qu’aucun incident de ce type ne se produise. La chance d’une rentrée non supervisée doit être inférieure à 1 sur 10 000 pour infecter n’importe qui sur Terre.

Dans le cadre d’un effort plus vaste appelé nettoyeurL’Agence spatiale européenne développe des technologies et des techniques pour garantir que les futurs satellites en orbite basse soient conçus selon le concept « D4D » – design for demise.

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Certains des composants satellites les plus lourds sont plus susceptibles de survivre au processus de rentrée. Ceux-ci incluent des magnétoplans qui utilisent des aimants pour faire tourner un vaisseau spatial contre le champ magnétique terrestre, des instruments optiques, des carburants, des réservoirs sous pression, des mécanismes d’entraînement qui alimentent des panneaux solaires et des roues de réaction – des gyroscopes rotatifs utilisés pour changer l’orientation d’un satellite.

Rentrée satellite

Rentrez dans le satellite. Crédit : ESA/Sacha Berna

L’un des objets de la quête D4D comprend la dissolution d’objets aussi énormes à l’intérieur plasma Les souffleries sont capables de reproduire les conditions pyrotechniques impliquées. Une autre consiste à planifier des moyens d’assurer la désintégration précoce des débris réintroduits.

Lors de la rentrée, des flux de chaleur extrêmes et des charges mécaniques font généralement craquer un satellite à une altitude d’environ 75 km. Ce n’est qu’après cette altitude que la plupart des équipements d’intérieur exposés au flux de chaleur commenceront également à « s’user ».

Séparation au retour

Rompre à la rentrée. Crédit : ESA/Sacha Berna

Mais l’ingénierie d’une hauteur de désintégration plus élevée signifie que l’équipement interne sera exposé au flux de chaleur pendant une période plus longue, ce qui améliore considérablement sa capacité de désintégration globale. Les moyens possibles pour y parvenir incluent des joints plus solubles qui maintiennent les panneaux satellites ensemble ou l’utilisation d' »alliages à mémoire de forme » qui changent de forme avec la température.

Clean Space utilise également le logiciel DRAMA (Debris Risk Assessment and Mitigation Analysis) pour calculer la conformité d’une conception de satellite particulière avec les normes d’atténuation des débris spatiaux et pour s’assurer que les derniers résultats de la recherche sont pris en compte, dans le but de toujours réduire le risque d’infection. en dessous de cette valeur critique de 1 sur 10 000.

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Delphine Perrault

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