La “peau de l’espace” peut-elle aider les futurs satellites à récolter de l’énergie ? • Le registre

Les chercheurs affirment avoir mis au point un revêtement qui peut protéger les engins spatiaux et les satellites du rayonnement solaire tout en permettant également une éventuelle récupération de l’énergie thermique de la lumière du soleil.

L’équipe de recherche travaillant avec Airbus à l’Institut de technologie avancée de l’Université de Surrey affirme que son nano-revêtement, appelé structure nanobarrière multifonctionnelle (MFNS), peut être appliqué sur les surfaces des équipements, y compris les antennes, et il s’est avéré capable de réduire la température de fonctionnement de telles surfaces de 120°C à 60°C (248°F à 140°F).

Dans son étude publiée en ligne, l’équipe explique que le contrôle thermique est essentiel pour la plupart des équipements spatiaux, car le chauffage par la lumière du soleil peut provoquer de grandes différences de température entre les satellites, ce qui entraînerait des contraintes mécaniques et un éventuel désalignement des instruments scientifiques tels que les composants optiques. Paradoxalement, les systèmes spatiaux nécessitent également des caloducs pour assurer un chauffage minimal afin que les charges utiles puissent résister aux conditions spatiales les plus froides.

Pour résoudre ce problème, les systèmes de contrôle thermique comprennent souvent une combinaison de techniques actives et passives, mais celles-ci peuvent peser sur les budgets de poids et de puissance de la charge utile de la mission elle-même.

“Alors que les solutions déjà sur le marché offrent une protection, elles sont encombrantes et peuvent être contraignantes en matière de contrôle thermique”, a déclaré le professeur Ravi Silva, directeur de l’Advanced Technology Institute de l’Université de Surrey et l’un des auteurs de l’étude.

La solution développée par l’équipe est une nanobarrière de protection multicouche, qui, selon elle, est composée d’une couche tampon en poly (p-xylylène) et d’une couche de super-réseau de carbone de type diamant qui lui confère une plate-forme ultra-stable mécaniquement et écologiquement.

Le MFNS est déposé sur des surfaces à l’aide d’un système personnalisé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), qui fonctionne à température ambiante et peut donc être appliqué à des substrats sensibles à la chaleur.

La couche combinée est un diélectrique et donc électromagnétiquement transparente sur une large gamme de fréquences radio, indique l’étude, ce qui lui permet d’être utilisée pour recouvrir les structures d’antenne sans ajouter “d’interférences significatives” au signal.

Selon l’équipe, le MFNS peut être modulé pour fournir une absorptivité solaire réglable dans la partie ultraviolette à visible du spectre, tout en présentant une émissivité infrarouge élevée et stable. Ceci est réalisé en contrôlant l’écart optique des couches individuelles.

Cela s’étend à l’auto-reconfiguration en orbite, si l’on peut en croire le rapport, en équilibrant l’exposition aux UV et à l’oxygène atomique (AO) du revêtement MFNS. L’AO est créé à partir d’oxygène moléculaire dans la haute atmosphère par le rayonnement UV, formant des radicaux AO que l’on trouve couramment en orbite terrestre basse, ajoute la recherche.

Quant à la récupération de l’énergie thermique, cela peut être réalisé grâce à la création de structures hautement absorbantes avec une efficacité de conversion photothermique aussi élevée que 96,66 %, selon l’équipe. Ceci est facilité par le dépôt d’une couche de super-réseau DLC dopé à l’azote dans le revêtement qui donne lieu à une absorption optique améliorée sur une large gamme spectrale.

Ces propriétés améliorées, ainsi que des méthodes de fabrication avancées, démontrent que le MFNS peut être un candidat pour de nombreuses applications thermiques telles que les photodétecteurs, les émetteurs, les radiateurs intelligents et la récupération d’énergie utilisée dans les systèmes satellitaires et au-delà, indique l’étude.

Le professeur Silva a rendu hommage à l’aide que l’Université de Surrey a reçue d’Airbus Defence and Space pour développer le nouveau revêtement. ®