Mylar doré (Crédit photo : droits réservés) Le contrôle thermique
Vous êtes-vous jamais demandé pourquoi les sondes spatiales ressemblent à des paquets cadeaux que l'on aurait choisi d'emballer avec un beau papier doré ? Malgré son indéniable aspect esthétique, ce revêtement doré n'est pas la pour décorer la sonde, mais simplement pour lui éviter de cuire ou de geler ...

Dans le vide spatial, les températures varient de manière considérable à la surface d'une sonde spatiale. Les régions exposées au soleil peuvent atteindre 200°C, tandis que les secteurs à l'ombre flirtent avec des températures polaires (-150°C). Aux effets de l'exposition au soleil, il faut ajouter la chaleur rejetée par les instruments de bord eux-mêmes.

On comprend aisément que des écarts très importants de température ne sont pas compatibles avec le bon fonctionnement des délicats systèmes électroniques de la sonde. Certains instruments fonctionnement effectivement de manière optimale dans une certaine plage de température. Au-delà, les performances peuvent se dégrader de manière inacceptable. Les écarts de température vont également provoquer des dilatations qui peuvent poser des problèmes mécaniques sévères (en particulier pour les systèmes optiques). Enfin, les cycles de température peuvent diminuer la durée de vie des instruments, en accélérant leur vieillissement. L'intérieur de la sonde doit donc impérativement être maintenu à des températures clémentes et stables (-20°c à +20°C) pour que les instruments de bord puissent fonctionner.

La manière la plus simple pour contrôler la température consiste à profiter de la rotation de la sonde sur elle-même : les différentes régions de la sonde sont présentées régulièrement au soleil (un peu comme un poulet dans une rôtissoire), ce qui contribue à l'homogénéisation des températures. Malheureusement, les sondes actuelles sont souvent stabilisées sur trois axes, et n'exploitent plus la rotation pour stabiliser leur orientation.

Dans le vide, les échanges de chaleur se font uniquement par rayonnement, et il n'est pas possible de compter sur les mécanismes de conduction et surtout de convection (qui, au sol, atténue les écarts de température grâce aux mouvements de l'air) pour les réguler. La capacité d'un matériau à rayonner (ce qui va conditionner sa température) depend directement de sa couleur. Pour contrôler les températures, on va alors recouvrir la sonde de matériaux divers, dont les propriétés réfléchissantes et isolantes vont être choisies avec soin.

Le matériau d'emballage le plus courant est une feuille de mylar doré, que nous évoquions en introduction. Celle-ci joue exactement le même rôle que les visières dorées des casques de pompier qui empêchent le rayonnement infrarouge du braiser d'atteindre le visage. On peut aussi comparer ce revêtement à une couverture de survie, mais il y a dans ce cas un différence de taille :  avec une couverture de survie, le côté doré doit être tourné vers le blessé, pour lui renvoyer ainsi la chaleur de son corps et éviter ainsi qu'il ne se refroidisse. Pour un satellite, le côté doré est par contre situé à l'extérieur, pour empêcher le rayonnement infrarouge du soleil de cuire l'intérieur de la sonde. Les ingénieurs positionnent également à certains endroits des petits rectangles noirs (absorption de la totalité de la lumière solaire, ce qui provoque un échauffement) ou blancs (réflexion de la totalité de la lumière solaire, ce qui provoque un refroidissement), voire des miroirs.

Certains systèmes électroniques peuvent également nécessiter des équipements particuliers. Ceux qui dégagent une grande quantité de chaleur au cours de leur fonctionnement (comme les amplificateurs du système de communication) ou qui doivent être maintenus à des températures très basses (capteurs infrarouges) peuvent être dotés de radiateurs. Pour les instruments qui doivent impérativement être protégées du froid (comme les canalisations qui relient les réservoirs d'ergols au moteur), on peut utiliser des éléments chauffants.

Notons pour terminer qu'une orbite héliosynchrone simplifie le contrôle thermique, en présentant toujours le même côté de la sonde au soleil.

Labrot © 1997-2017. Dernière mise à jour : 26 janvier 2003.