Rentrée atmosphérique réussie pour l’IXV

Première étape dans le développement d’un véhicule spatial réutilisable européen, le démonstrateur IXV* (Intermediate eXperimental Vehicle) a effectué le 11 février dernier une rentrée atmosphérique impeccable. Ce vol a notamment permis de valider l’efficacité de ses protections thermiques. Les explications de Thierry Pichon, directeur des programmes composites thermostructuraux chez Herakles (Safran).

Pouvez-vous nous rappeler ce qu'est l'IXV ?

L'IXV est un véhicule spatial volant de cinq mètres de long, développé sous l'égide de l'ESA. Il a été conçu pour valider la précision du système de guidage et démontrer l'efficacité des protections thermiques d'un aéronef effectuant une rentrée atmosphérique planante**. C'est une étape majeure vers le développement d'un véhicule spatial réutilisable. Avec ce démonstrateur, il s'agit en  effet, de maîtriser l'échauffement que subit le véhicule lors d'une telle rentrée dans l'atmosphère, de manière à  ne plus devoir changer les protections thermiques entre deux vols. L'aéronef peut donc rapidement retourner dans l'espace pour effectuer de nouvelles missions.

 

En quoi a consisté la participation d'Herakles à ce programme ?

Protection thermique du nez

Fort de 35 ans d'expérience dans les matériaux composites résistants aux très hautes températures, et partenaire de l'ESA et du CNES pour de nombreux programmes, dont Ariane 5, Herakles a été naturellement sollicité pour fournir les protections thermiques de l'IXV. Ce programme était un véritable défi technologique car nous avons dû imaginer, concevoir et qualifier ces pièces ainsi que les systèmes permettant de les fixer au véhicule. Nous avons donc fourni à Thales Alenia Space Italia, maître d'oeuvre du programme, les protections thermiques de l'intrados et du bord d'attaque, soit une trentaine de panneaux, ainsi que celle du nez – une pièce monolithique de 1,3 m de diamètre, pour une superficie totale de 10 m2.

Pour fabriquer ces éléments, nous avons utilisé des matériaux en CMC (composites à matrice céramique), capables de résister à plus de 1 650 °C tout en gardant de très bonnes propriétés mécaniques. Des essais de qualification nous ont permis de valider la très bonne tenue de ces pièces. Pour le bord d'attaque, nous avons conçu des panneaux composés d'une couche de 1,5 mm d'épaisseur de CMC et de 100 mm d'isolant en matelas de silice et alumine. Lors de la rentrée atmosphérique du démonstrateur, ils ont absorbé le flux thermique qui conduit à des températures de surface de près de 1 500 °C, protégeant avec efficacité sa structure carbone-époxy, qui n'a plus eu qu'à supporter des températures avoisinant 130 °C ! L'installation de ces éléments a été particulièrement complexe en raison de la présence de 300 capteurs (température, déplacements, déformations…) qu'il a fallu intégrer dans la protection thermique.

 

Quelles sont les prochaines étapes ?

Dans un premier temps, nous allons analyser les données de vol fournies par l'IXV afin d'optimiser nos produits. Ces résultats seront ensuite utilisés dans le cadre du programme PRIDE dont l'objectif est de réaliser un véhicule spatial expérimental capable d'atterrir sur une piste, comme le fait déjà le X-37B américain. A terme, ce type de futur vaisseau permettra, par exemple, de réaliser des expériences en microgravité, puis de rapporter les résultats sur Terre, pour un coût bien inférieur à celui d'une mission à bord de l'ISS (International Space Station - Station spatiale internationale).

Récupération du véhicule expérimental dans l’Océan Pacifique, à l’ouest des îles Galapagos.

* L'IXV (Intermediate Experimental Vehicle) est un véhicule spatial expérimental destiné à valider les technologies de rentrée atmosphérique qui seront utilisées dans le cadre de projets de lanceur réutilisable de l'Agence Spatiale Européenne (European Space Agency - ESA)

** Une rentrée atmosphérique planante, par opposition à une rentrée balistique ou en chute libre, consiste à faire pénétrer un aéronef dans l'atmosphère selon une trajectoire plus horizontale que verticale, en s'appuyant sur les couches de l'atmosphère.

Vol optimal pour l'IXV

Lancé le 11 février 2015 à 10h40 de Kourou, en Guyane française, par le lanceur Vega, l'IXV a effectué un vol de 99 minutes dans l'atmosphère terrestre. Après avoir atteint une orbite de 412 km, le démonstrateur a commencé sa descente vers le sol, avec, à 120 km d'altitude, une vitesse d'entrée dans l'atmosphère proche de 7,5 km/s. En moins de vingt minutes, il est ainsi passé d'une vitesse hypersonique à supersonique (mach 1,4 – 476 m/s), avant d'être ralenti par une série de parachutes. Après une rentrée sans dommage, il a amerri dans l'océan Pacifique où il a été récupéré quelques minutes plus tard par l'ESA.

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Lire l'article sur les matériaux composites thermostructuraux

 

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