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L'Usine Aéro

Pour simuler l'impact d'un débris sur un satellite en orbite, une PME française tire des billes à 38 000 km/h

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Une bille d'aluminium d'un millimètre projetée à la vitesse folle de 10,5 kilomètres par seconde, soit 37 800 km/h. Derrière cet exploit, l'entreprise française Thiot Ingénierie, spécialisée dans les tests pour les industries aéronautiques et spatiale.

Pour simuler l'impact d'un débris sur un satellite en orbite, une PME française tire des billes à 38 000 km/h © Thiot Ingénierie

C'est un peu le "Usain Bolt" des tests balistiques ! La PME française Thiot Ingénierie a réalisé en novembre dernier un tir à une vitesse record en projetant une bille de 1 millimètre de diamètre à 10,5 kilomètres par seconde, soit 37 800 km/h, grâce à son canon Hermès. Cette entreprise basée à Puybrun (Lot) est en effet spécialisée dans les essais haute vitesse afin d'évaluer la résistance des matériaux utilisés dans les industries aéronautique et spatial dans le civil et le militaire.

La barre symbolique des 10 km/s franchie

"C’est la première fois qu’une telle vitesse est atteinte avec un canon à gaz (d'autres types de canons fonctionnent avec de la poudre, ndlr) et nous sommes fiers d'avoir franchi ce seuil symbolique des 10 km/s, explique Cédric Giromini, chargé de développement commercial chez Thiot Ingénerie. De telles vitesses avaient sûrement été atteintes durant la guerre froide, mais le canon n’avait pas survécu à l’expérience !"

Ce type de tests permet de simuler l’impact d’un débris spatial aussi petit soit-il - ici la bille d’un millimètre - sur les éléments composant un engin spatial.

Pour ce record de vitesse, c’est la résistance d’un réservoir de carburant d’un satellite qui a été évaluée (ci-dessous une photo de réservoirs testés lors d'un autre essai à une vitesse moindre mais qui permet de se rendre compte du résultat final).

Avec des vitesses oscillant entre 7 et 15 km/s, les dégâts causés par un débris dans l'espace peuvent être dévastateurs. "Auparavant, les tests étaient réalisés à la vitesse de 7 km/s, puis extrapolés par simulation numérique pour définir des modèles d’endommagement des satellites, ce qui était fiable mais très théorique", indique Cédric Giromini.

En conditions "réelles", on gagne donc en précision : les dommages causés sont nettement visibles grâce au gaz sous pression présent à l'intérieur du réservoir pour observer la propagation de l'onde de choc (visuels ci-dessous).

Les photos obtenues par flash RX (rayons X) permettant de capter un objet filant à haute vitesse sur seulement quelques centimètres :

Eviter un scénario à la Gravity...

Avec de plus en plus de satellites utilisés pour des usages variés, comme les télécommunications, la navigation, la cartographie, la météorologie, ou encore le suivi des phénomènes de pollution, les débris orbitant autour de la Terre sont devenus un enjeu stratégique majeur, comme l'explique notamment cette vidéo du CNES.

Les plus gros débris (plus de 10 cm) étant détectables depuis la Terre, les opérateurs sont capables de légèrement modifier la trajectoire de leurs satellites pour éviter tout risque de collision.

A noter que les satellites conservent également toujours un peu de carburant pour être "passivés", rejoindre "l'orbite cimetière" où ils doivent circuler lorsqu'ils sont en fin de vie ou aller brûler dans l'atmosphère (voir schéma ci-dessous)... d'où l'intérêt de disposer de réservoirs suffisamment blindés pour résister à des chocs avec des petits débris, non détectables. 

Infographie extraite d'une plaquette du CNES sur les débris spatiaux :

 

Tout s'est accéléré depuis début 2007, la Chine avait alors détruit l'un de ses satellites via un tir de missile. Officiellement, il s'agissait de neutraliser un satellite en panne, officieusement, une démonstration de force. Problème : la désintégration du satellite aurait provoqué la multiplication par deux du nombre de débris circulant autour de la Terre.

Un scénario qui rappelle celui du film Gravity sorti en 2013, avec un missile et un satellite de nationalité russe et non chinoise. L'hypothèse dite du syndrome de Kessler développée dans ce long-métrage  - une réaction en chaîne avec des débris détruisant tout sur leur passage, créant d'autres débris et ainsi de suite - reste aujourd'hui plausible avec plus de 200 000 petits débris orbitaux (entre 1 et 10 cm de diamètre) et environ 20 000 de plus de 10 cm qui tourneraient aujourd'hui autour de notre planète.

Précision importante, "ce sont les pays d'où sont lancés les satellites qui sont responsables des éventuels dégâts occasionnés par ces mêmes satellites", note le communiqué de Thiot Ingénierie. Avec Arianespace, qui détient 50% du marché des lancements commerciaux, on comprend soudain mieux l'intérêt de la France à anticiper les conséquences d'un éventuel carambolage de l'espace !

C'est ainsi en partenariat avec le CNES - vers qui l'Etat français se tournerait en cas de plainte à l'échelle internationale - que Thiot Ingénierie planche sur des tests de plus en plus réalistes.

Prochain objectif : développer un peu plus son canon Hermès pour franchir la barre des 11 km/s (39 600 km/h) avec une bille de 4 millimètres de diamètre avant juillet 2017. 

Autre signe qui montre une nécessite pour la France de réfléchir à ces questions : Airbus Defence and Space vient d'annoncer le lancement d'un programme visant à développer un module de désorbitation des satellites en fin de vie, le TSRS pour "Technology for Self-Removal of Spacecraft". 

...ou Armageddon !

Thiot Ingénierie va encore un peu plus loin dans la science-fiction : après Gravity, voici Armageddon ! Pas question d'envoyer un commando faire exploser une charge nucléaire "sur place", mais dans l'hypothèse ou un astéroïde se dirigerait dangereusement vers la Terre, les tests balistiques à grande vitesse peuvent évaluer la déviation que l'on pourrait appliquer à un géocroiseur.

Un scénario catastrophe sérieusement étudié par la communauté scientifique : la NASA dispose par exemple d'un bureau dédié, le Planetary Defence Coordination Office qui doit développer des solutions pour protéger la Terre de cette menace, comme tirer au canon sur le corps céleste qui menacerait l'humanité.

En attendant d'avoir à faire face à un tel scénario, Thiot Ingénierie continue donc à développer ses canons à gaz, qu'elle vend à des clients partout dans le monde (l'autre partie de son activité avec les tests réalisés dans ses locaux). La PME fondée en 1988 s'est ainsi imposée comme un leader mondial dans ce domaine avec un chiffre d'affaires annuel de 7 millions d'euros et 70% de sa production exportée. Et à voir la joie des chercheurs de l'Université de Canberra essayant pour la première fois leur "nouveau joujou", notre champion du monde de vitesse a encore de nombreux coups de canon à (faire) tirer !

Julien Bonnet

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