126 Des outils pour sonder l’Univers Essais vibratoires au Centre spatial de Liège. Installation d’un modèle de vol sur la table vibrante. CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 Décollage et résistance mécanique Enfin, parmi les ultimes contraintes liées à l’envoi d’instruments dans l’espace, mais non des moindres, figurent encore l’isolation thermique nécessaire à l’obtention des très basses températures et la tenue mécanique requise pour résister à un décollage de fusée, celui d’Ariane 5 par exemple. Pour les résoudre, les chercheurs utilisent des suspentes en Kevlar. Ce matériau présente le double avantage d’une faible conductivité thermique et d’une très forte résistance mécanique (deux fois la résistance d’un fil en acier de même diamètre). Que la durée de vie de ce type de cryoréfrigérateur ne soit pas limitée, a priori, découle directement de l’absence de pièce mobile. La preuve en est que plusieurs systèmes fonctionnent en laboratoire, depuis plus de vingt ans, sans que leurs Après le décollage, le satellite se retrouve dans le vide de l’espace, livré à la chaleur du Soleil. Ces conditions peuvent être testées, en salle blanche, sur des modèles d’essais. CEA performances s’en trouvent altérées. En effet, bien qu’utilisant de l’hélium liquide pour leur fonctionnement à basse température, ces systèmes demeurant scellés peuvent se recycler indéfiniment après l’évaporation de la dernière goutte de liquide. La limite vient seulement de la disponibilité de l’étage supérieur. Ainsi, dans le cas de Herschel, le réservoir principal devrait s’assécher après trois ans et demi de fonctionnement. Les futures missions SPICA (pour Space Infrared telescope for Cosmology and Astrophysics) et IXO (pour International X Ray Observatory) appelleront des moyens de refroidissement visant des températures plus basses encore (50 mK). Le savoir-faire acquis dans le domaine des systèmes 300 mK à évaporation d’hélium, enrichit le développement en cours d’une architecture originale, associant un système du type d’Herschel avec un ou plusieurs étages de désaimantation adiabatique (refroidissement magnétique). Cette combinaison devrait diminuer, de manière significative, la masse du cryoréfrigérateur et donc augmenter la part de « science » embarquée. Pour ces deux futures missions, la chaîne cryogénique se composera uniquement de cryoréfrigérateurs mécaniques : d’où l’allongement possible de la durée des missions ainsi que l’optimisation de la masse « utile » embarquée. Ces avancées acquises, les chercheurs doivent encore relever plusieurs défis technologiques. Le premier d’entre eux concerne l’association d’un système de type Herschel, qui génère des pics de puissance lors des phases de recyclage, avec les étages supérieurs mécaniques qui, eux, acceptent mal ces pics. L’objectif sera donc d’imaginer et de concevoir une architecture thermique permettant de distribuer aux mieux les rejets thermiques. > Lionel Duband Service des basses températures (SBT) Institut nanosciences et cryogénie (Inac) Direction des sciences de la matière (DSM) CEA Centre de GrenobleL. Duband/CEA |
