Objectif Mars

La mission la plus ambitieuse de la NASA vers Mars a été un atterrissage effectué sur la Planète rouge en août 2012. Ce programme prévoyait la pose du grand laboratoire mobile Curosity. C’est en novembre 2011 que l’agence a lancé la sonde MARS Science Laboratory (MSL). Mais pour arriver jusque-là, l’engin a dû résister à l’échauffement intense généré par l’entrée dans l’atmosphère martienne.

Conçu et fabriqué par la société Lockheed Martin Space Systems, le véhicule de rentrée est en forme de cône obtus, lequel enveloppe et protège Curiosity tout au long de son voyage et pendant sa descente vers Mars. La capsule, qui mesure 4,5 m de diamètre, est la plus grande jamais utilisée pour une mission martienne. Elle comprend une structure en matériaux composites avec une capacité d’emport, ainsi qu’un système de protection thermique.

 

Figure 1. Le véhicule de rentrée est en forme de cône obtus, lequel enveloppe et protège Curiosity tout au long de son voyage et pendant sa descente vers Mars.

 

Des microsphères comme bouclier

La société Lockheed Martin a prescrit les microsphères Trelleborg pour le bouclier arrière du véhicule de rentrée. «En raison de leur haute résistance thermique et de leur faible poids, des caractéristiques adaptables aux besoins du client, les Eccospheres^® Trelleborg ont été des matières premières critiques intégrées dans les systèmes d’ablation, d’isolation et d’adhésion pour les engins spatiaux depuis le début du programme américain», explique Will Ricci, responsable commercial aérospatiale pour les Eccospheres. «Nous avons été un fournisseur de premier ordre pour le programme de la navette spatiale de la NASA».

Avec la MSL, il fallait impérativement que le véhicule de rentrée résiste parfaitement à l’atmosphère martienne. C’est la raison pour laquelle Lockheed Martin a décidé d’intégrer les microsphères dans le système de protection thermique du bouclier arrière.

Lockheed Martin a fourni le véhicule de rentrée à la Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui gère la mission MSL et a conçu et construit Curiosity. Les objectifs scientifiques de la mission sont de déterminer si la planète a jamais connue la vie, de faire des relevés climatiques et géologiques, ainsi que de préparer l’exploration par l’homme.

 

Une conception en deux parties

Le véhicule de rentrée est constitué deux parties. Le bouclier thermique avant est réalisé en PICA (Phenolic-Impregnated Carbon Ablator), un matériau ablatif conçu pour supporter les plus gros efforts lors de l’entrée dans l’atmosphère martienne, tandis que le bouclier arrière est constitué d’un ablatif léger (SLA-561V) qui contient notamment les microsphères Trelleborg. Tous les engins martiens précédents de la NASA contenaient du SLA-561V.

 

Un matériau extrêmement résistant

Les microsphères Eccosphere Trelleborg sont creuses. Elles ont des parois fines et sont composées de verre borosilicaté appauvri en sodium. À l’œil nu, on dirait une fine poudre blanche, mais le microscope révèle des sphères quasi parfaites. Elles réduisent les coûts, améliorent les propriétés et facilitent la mise en œuvre. Le verre appauvri en sodium, un matériau caractérisé par une grande inertie chimique, résiste à des températures allant jusqu’à 900 °C. Les microsphères présentent également une faible interaction par rapport à d’autres matières d’apport. L’absence d’éclats de matière résiduelle et la géométrie très régulière des particules donne lieu à un rapport résistance/poids de premier ordre. Les Eccospheres résistent à des charges extrêmement élevées dans des résines liquides. De plus, elles offrent une polyvalence maximale dans les composites en raison de leur faible effet sur la viscosité des résines et de leur pureté chimique sans interaction.

 

Un élément essentiel de la mission

«Le véhicule de rentrée est un élément essentiel de la mission car il forme une enveloppe protectrice de l’astromobile pendant les huit mois du voyage vers Mars», explique Rich Hund, responsable programme MSL Aeroshell chez Lockheed Martin. «Sa fonction première est de la protéger, pendant la phase de descente, du réchauffement intense provoqué par la traversée de la fine atmosphérique martienne le jour de son atterrissage, afin d’assurer le bon déroulement de son importante mission».

À propos de la société Lockheed Martin Space Systems La société Lockheed Martin Space Systems, qui est une division de la Lockheed Martin Corporation, conçoit, développe, teste, fabrique et exploite un large éventail de systèmes de pointe pour les secteurs de la défense, civil et commercial. Ses principaux produits englobent des systèmes de vols spatiaux habités, des observatoires spatiaux, des vaisseaux spatiaux interplanétaires, des radars laser, des missiles balistiques d’escadre, des systèmes de défense antimissiles, ainsi qu’une gamme complète de satellites et d’instruments de télé-détection, de géolocalisation, de météorologie, et de communication.