Protection


Des mesures de protection des satellites peuvent être mises en œuvre pour atténuer les effets d'un impact avec des débris (blindages spécifiques ou intrinsèques).

Les blindages spécifiques sont des blindages multicouches (Kevlar ou Nextel); qui consistent à rajouter des surfaces de protection autour de l'élément à protéger. Ils ne sont efficaces que vis à vis des débris d'une taille inférieure à 2 cm.

Les blindages intrinsèques consistent à utiliser les parois du satellite comme boucliers, ou à privilégier des attitudes particulières (cas de la navette spatiale par exemple).

Une conception intelligente de l'architecture du satellite permet de protéger les équipements fragiles en les plaçant soit sur des faces qui seront peu exposés, soit par exemple à l'intérieur du satellite, ou derrière des équipements moins sensibles si cela est possible.

Toutes ces mesures vont souvent engendrer une augmentation en termes de masse, mais aussi de coût. Ces mesures n'auront bien entendu un effet positif que si la taille des débris est inférieure à environ 2 cm.

Cette solution ne couvre donc qu'une partie du risque

Un bon exemple de blindage spécifique est le bouclier de l'ATV-5.

Figure 1.- Résultat d'un test d'impact hypervéloce sur le bouclier de l'ATV-5 

(Crédits: ESA–S. Laagland)

Dans la Figure 1 on observe le résultat d'un test d'impact hypervéloce réalisé sur une réplique du bouclier de l'ATV-5. Lors de ce test, un projectile en aluminium de 7,5 mm de diamètre a été lancé sur le bouclier par le canon à gaz de l’Institut Ernst Mach Institute (EMI) à Fribourg. Le projectile a atteint la vitesse de 7 km/s.

Suite à l'impact, les premières couches du bouclier de l’ATV-5 sont complètement percées (voir Figure 1), mais c’était attendu!. Elles sont  faites pour cela : se sacrifier et faire éclater le projectile en de multiples fragments et vapeurs. Elles ont ainsi atténué le choc sur la couche la plus interne, constitué de 3mm d'aluminium, qui ne présente au final que de multiples petites égratignures (voir Figure 2). Imaginé dans les années 40, ce bouclier multi-couches appelé Whipple (du nom de son inventeur) donne une plus grande protection qu’une seule couche d’aluminium d’épaisseur comparable. « L’adjonction d’un matelas absorbant entre les deux plaques d’aluminium permet de renforcer l’effet de protection. On parle alors de « reinforced Whipple shield » précise Christian Durin, expert « matériaux et procédés » au CNES de Toulouse. Le tout pour une masse bien plus faible, un argument de « poids » lors du calcul du coût du lancement !


Figure 2.- Résultat d'un test d'impact hypervéloce sur la couche interne du bouclier de l'ATV-5 

(Crédits: ESA–S. Laagland)