Des boucliers thermiques améliorés pour les phénomènes dangereux
Les engins spatiaux qui pénètrent à nouveau dans l'atmosphère terrestre sont soumis à un échauffement intense causé par le frottement des molécules d'air. Les systèmes de protection thermique (SPT) protègent les engins contre la surchauffe. Au cours de la phase la plus critique du retour dans l'atmosphère, le flux d'air hypersonique (plus de cinq fois la vitesse du son) sur la surface de la sonde crée une sorte de couche limite laminaire. C'est dans cette couche qu'intervient la plupart du transfert de chaleur, de quantité de mouvement et de masse. Lors d'une transition hypersonique, le flux de la couche limite passe de laminaire à turbulent, ce qui provoque un flux de chaleur trois fois supérieur au flux de chaleur entrant à l'endroit concerné sur le SPT. Des scientifiques européens et russes ont lancé le projet Transhyberian financé par l'UE afin d'étudier la transition hypersonique et de proposer des mécanismes de contrôle thermique local sur la couche limite pour les missions spatiales à venir. Les chercheurs ont choisi d'étudier une configuration en cône pointu dans cinq installations expérimentales dans l'UE et en Russie. Les données expérimentales sont complétées par des simulations numériques. Au cours de la première année du projet, les chercheurs ont caractérisé le bruit dans chaque installation pour expliquer les écarts possibles entre différentes mesures dans des conditions apparemment comparables. Tous les codes numériques décrivant le début de la transition ont été développés. Les techniques comprennent la simulation numérique directe (DNS), les algorithmes de stabilité, les algorithmes de Navier-Stokes moyennés (RANS) et l'analyse de corrélation. Les scientifiques ont conçu une expérience avec un modèle commun qui tenait compte des écarts dans les différentes installations. Enfin, une campagne expérimentale et numérique (calcul numérique pour la dynamique des fluides) complète a été définie. Le projet intègre une certaine souplesse pour pouvoir s'adapter à des changements liés à des problèmes ou des résultats au cours de la deuxième année. Le projet Transhyberian prévoit d'améliorer la conception pour parvenir à réutiliser les engins spatiaux après leur retour dans l'atmosphère, grâce à une protection contre la chaleur générée lors de la transition hypersonique. Le projet permettra également de renforcer les liens et la coopération entre l'Europe et la Russie dans le domaine de la recherche spatiale, renforçant ainsi la position des deux programmes spatiaux.