Préparer l'atterrissage sur d'autres planètes
Chaque planète ou lune de notre système solaire présente ses propres caractéristiques et pose des problèmes différents pour la phase d'entrée et de descente. Pour sécuriser l'approche de la surface, il faut tenir compte de toutes les différences concernant la densité atmosphérique. Si l'atterrissage est raté, il ne peut y avoir de mission robotique, même si le vaisseau spatial a bien atteint la planète visée. L'objectif du projet PHYS4ENTRY («Planetary entry integrated models»), financé par l'UE, était d'étudier la physique de l'entrée supersonique dans l'atmosphère d'une planète. Lorsqu'un engin spatial entre dans l'atmosphère, une onde de choc se forme à l'avant, chauffant à très haute température le gaz de cette zone. Lorsqu'il descend, l'engin est chauffé par l'atmosphère qui l'entoure. Les scientifiques de PHYS4ENTRY ont développé des modèles théoriques pour décrire les processus élémentaires se produisant dans les mélanges à haute température des atmosphères planétaires (Terre, Mars, Jupiter). Lors des recherches sur le flux d'entrée, ils ont étudié les collisions entre électrons et molécules, les collisions en phase gazeuse entre atomes et molécules et entre molécules et molécules, ainsi que les interactions de surface entre atomes et molécules et les processus induits par des photons. Les chercheurs ont estimé l'impact sur le flux global de chaleur à la surface de l'engin, à partir de simulations par calculs de dynamique des fluides. Ils ont évalué la capacité des modèles théoriques à prédire la cinétique hors équilibre du mélange chauffé à haute température, par rapport à des mesures expérimentales. Ils ont étudié les conditions de l'écoulement en expansion dans la soufflerie à plasma inductif de l'Institut von Karman de dynamique des fluides, situé en Belgique. La base de données de PHYS4ENTRY fournit les taux des processus élémentaires et les propriétés physiques des espèces chimiques concernant l'entrée (ou le retour) dans l'atmosphère de la Terre, de Mars et de Jupiter. Disponible à tous, cette base de données devrait avoir un impact important sur les travaux de modélisation de l'aérothermodynamique de l'entrée (ou du retour). Grâce à une analyse détaillée des processus physiques se produisant durant l'entrée d'un engin spatial dans l'atmosphère d'une planète, les scientifiques de PHYS4ENTRY ont amélioré des éléments cruciaux de la modélisation des conditions de vol. Leurs découvertes contribueront à la conception de boucliers thermiques plus efficaces, ce qui aura un impact important sur le succès des missions planétaires.
Mots‑clés
Exploration planétaire, soufflerie, entrée dans l'atmosphère planétaire, atmosphères planétaires, bouclier thermique
