Faculté des sciences

Enjeux

Lors de leur rentrée dans l'atmosphère, les véhicules spatiaux sont soumis à des conditions thermiques extrêmes dues à plusieurs phénomènes physiques complexes. Leur système de protection thermique (TPS) consiste en un bouclier qui doit protéger la structure du véhicule et sa charge utile. Le défi consiste à concevoir correctement ce bouclier thermique en conciliant deux contraintes : une épaisseur suffisante pour protéger véhicule et charge utile des flux de chaleur extrêmes tout en restant aussi léger que possible, la masse étant une contrainte majeure lors des lancements spatiaux.

Or, actuellement, de grandes marges d’erreur sont appliquées dans cette conception pour faire face aux incertitudes sur la phénoménologie de l’écoulement et de son interaction avec le bouclier. Cette méconnaissance mène donc encore à soit un surdimensionnement du bouclier ou au contraire à une potentielle perte du véhicule.

Une meilleure compréhension des phénomènes de la réentrée dans l’atmosphère permettrait une optimisation plus poussée du véhicule, et ainsi de réduire les coûts des lancements.

Contribution UCLouvain

À l’UCLouvain, le Professeur Philippe Chatelain est un spécialiste de l’aéronautique et de la mécanique des fluides. Dans une collaboration regroupant aussi le centre de recherche Cenaero, le von Karman Institute et l’ULB, il travaille sur des techniques de simulations numériques avancées qui reproduisent les phénomènes au cœur de l’interaction entre écoulement et bouclier : turbulence, chocs hypersoniques, réactions chimiques et ablation.

Ces modèles et simulations contribuent à une meilleure compréhension d’une phénoménologie très complexe ; cela permet alors une conception améliorée des protections thermiques et de mieux anticiper l’ablation ainsi que les élévations de température engendrées.