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DESP - Environnement spatial

Contamination des systèmes spatiaux et effets de jet

Alors que les matériaux sont plus résistants à l'environnement, les effets de la contamination apparaissent comme le facteur majeur du vieillissement des revêtements et des optiques (y compris les filtres des cellules solaires). Les effets de jet de la propulsion électrique, conduisant à l'érosion des surfaces impactées et à la contamination par les produits de l'érosion, sont aussi à l'origine d'une préoccupation croissante. Il devient donc nécessaire de pouvoir faire des prédictions quantitatives des conséquences de tous ces phénomènes, toujours dans le but de mieux dimensionner le système satellitaire.
 

Contamination moléculaire et synergie avec les UV

La contamination moléculaire est principalement issue du dégazage des matériaux, de la propulsion chimique et de l’activité humaine. Elle est susceptible d’aveugler partiellement les systèmes optiques, de conduire à un échauffement du satellite en dégradant les propriétés thermo-optiques des revêtements de régulation thermique ou encore d’induire des baisses de rendement des panneaux solaires.




Exemple de calcul de la contamination d'ISS

Les études menées à l’ONERA visent d’une part à comprendre et à modéliser les cinétiques de dépôt de contaminants :

L’objectif visé est ainsi la prédiction des niveaux de contamination en vol.

D’autre part, une expertise est également développée sur les effets induits par cette contamination sur les propriétés optiques et thermo-optiques des matériaux affectés.

Pour mener à bien cette double mission, le DESP dispose d’un moyen d’essai dédié à la contamination et à la synergie avec les UVs, de moyens de caractérisation optiques des dépôts et d’outils numériques :


  • Emission, transport et réémission des contaminants
  • Synergie contamination/photons (photolyse, photofixation)
  • Effets complexes (effets de mélanges, diffusion, ségrégation de phase, amas, érosion…)
  • Moyens expérimentaux :
    • Moyen d’essai COPHOS (COntamination/Photon Synergie)
    • Caractérisations optiques
  • Outils numériques :
    • Modélisation des niveaux de contamination à l’échelle du satellite: COMOVA (COntamination MOdelling and Vent Analysis)
    • Extraction des paramètres de contamination : COMPEX
       

Erosion par la propulsion électrique
 

Mesures d'érosion
 

Les mesures d'érosion sont réalisées dans le moyen IDEFIXe.

Dans ce moyen, on expose sous l'angle d'incidence souhaité (de 0 à 75°) des échantillons de matériaux dont on mesure la masse avant et après exposition à un faisceau d'ions Xe+ d'énergie variable entre 100 et 1200 eV.

Connaissant le courant d'ions incident (mesuré régulièrement à l'aide de sondes de Langmuir en les amenant devant le jet), on obtient le taux d'érosion.


Vue de l'intérieur de la chambre IDEFIXe

Logiciel CSiPI (Code de Simulation de la Pulvérisation Ionique)

 

Interactions simulées                                         Exemple de résultat

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