Des engins spatiaux qui peuvent se réparer tout seuls dans le vide de l'espace: cette idée devient aujourd'hui tangible grâce à un travail de la société suisse CompPair, soutenu par l'Agence spatiale européenne. Une telle avancée modifierait profondément les missions au long cours et les lanceurs réutilisables.
Ce projet innovant, baptisé Cassandra, met au point un matériau composite apte à identifier et à corriger ses propres altérations sans aide extérieure.
Un échantillon de démonstration du projet Cassandra. La technologie intègre des capteurs et un élément chauffant dans un matériau composite pour permettre une réparation autonome des premiers stades d'endommagement.
Crédit: CompPair
Le fonctionnement du dispositif s'appuie sur un composite particulier nommé HealTech. Entre ses couches de fibres de carbone, un composé réparateur est encapsulé. Dès que de minuscules fissures se forment, souvent provoquées par les vibrations du lancement ou les écarts de température, le matériau peut enclencher un mécanisme de régénération. Une chaleur ciblée et modérée suffit alors pour que l'agent se répande et obture ces microfissures.
L'identification des dommages est prise en charge par un maillage de capteurs à fibres optiques noyés dans la structure. Ces capteurs observent sans cesse l'état du matériau et cernent l'emplacement exact où une fissure apparaît. Après la localisation de l'anomalie, des grilles chauffantes en aluminium imprimées en 3D entrent en jeu pour réchauffer précisément la zone touchée.
Les essais menés sur des panneaux d'une quarantaine de centimètres ont confirmé l'efficacité du système. Celui-ci détecte correctement les fissures, diffuse la chaleur de façon ciblée et permet au matériau de retrouver sa résistance initiale après l'opération. Les équipes planchent désormais sur l'adaptation de cette technologie à des éléments de plus grande taille, tels que des réservoirs de carburant cryogénique.
Images infrarouges du processus de réparation par chauffage sur un échantillon test du projet Cassandra.
Crédit: CompPair
Cette faculté d'auto-régénération présente un attrait manifeste pour les systèmes de transport spatial réutilisables. Les véhicules accomplissant de nombreux cycles de lancement et de retour endurent des contraintes répétées. La possibilité de corriger automatiquement certains dommages entre deux vols limiterait les durées d'inspection et les frais de maintenance, tout en allongeant la durée de vie des pièces.
Un représentant de l'Agence spatiale européenne a indiqué que cette nouveauté pourrait offrir des avantages majeurs au secteur spatial européen, en facilitant notamment la conception d'infrastructures réutilisables. De son côté, la responsable de la recherche et développement chez CompPair s'est dite satisfaite des performances exhibées par ces composites, les estimant conformes aux besoins stricts des réservoirs et des structures spatiales réutilisables.