AIRBUS GROUP : Airbus Defence and Space a construit un « four spatial » pour tester les matériaux de demain sur l’ISS

Airbus Defence and Space, numéro deux mondial des technologies spatiales, a construit le lévitateur électromagnétique (EML), développé au titre de contrats parallèles de l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence aérospatiale allemande (DLR). L'EML est un four de traitement sans conteneur destiné à la recherche sur les matériaux à l'intérieur du laboratoire spatial européen Columbus. Il a été conçu pour approfondir le champ des connaissances en matière d'alliages avancés et de semi-conducteurs, ainsi que leurs propriétés à l'état fondu, afin d'optimiser les processus de coulée à l'échelle industrielle et la recherche fondamentale. Accompagné d'un premier lot d'échantillons, l'EML fera partie du complément de la cargaison qui sera acheminée à la Station spatiale internationale (ISS) en juin par le véhicule de transfert automatique ATV-5.

Jusqu'en 2020 au moins, ce banc d'essai unique traitera divers échantillons de métaux et semi-conducteurs à des températures atteignant 2000 °C, dans le cadre d'une série d'expériences basées sur le principe de lévitation électromagnétique et de chauffage inductif. Plusieurs équipes d'ingénieurs en science des matériaux et de chercheurs industriels entendent ainsi recueillir des données ultra précises sur les propriétés thermophysiques des matériaux avancés à l'état fondu selon les variations thermiques, qui jouent un rôle essentiel dans les processus complexes de coulée et de solidification de ces matériaux pour la fabrication industrielle de pièces. Le processus de lévitation en conditions de microgravité nécessite uniquement de faibles forces. Il évite ainsi la déformation des échantillons, qui fausse habituellement les mesures basées sur les principes optiques.

Il serait presque inimaginable, aujourd'hui, de se passer des produits réalisés à base de matériaux high tech. On les retrouve dans la production de pièces industrielles comme les aubes de réacteur et les moteurs automobiles « propres ». Ils comprennent des super-métaux utilisés pour fabriquer des composants électroniques et des aimants ultra-puissants, mais aussi des appareils médicaux comme les articulations artificielles et les prothèses. Mieux comprendre les propriétés de ces matériaux de pointe à l'état liquide, qu'il s'agisse des modèles de moulage ou des paramètres de solidification, est essentiel afin de mieux contrôler les processus de production et garantir la qualité des produits réalisés.

D'une masse totale d'environ 360 kg, le nouveau banc d'essai EML procèdera à une série d'expérimentations continue. Intégré à l'armoire « European Drawer Rack » du laboratoire Columbus de l'ISS, l'EML est constitué de quatre modules, le plus important étant le module d'expérimentation (EXM). Les échantillons, qui sont stockés dans des conteneurs spéciaux en céramique et en rhénium, seront introduits dans la chambre de fusion de la même manière que dans un chargeur de révolver. Ce dernier accueillera 18 échantillons métalliques sphériques de différents alliages d'aluminium, de cuivre et de nickel. Pour le traitement, un échantillon à la fois sera positionné par lévitation électromagnétique, puis fondu par chaleur inductive dans un champ électromagnétique généré par un système de bobine. De nombreux paramètres pourront ensuite être mesurés simultanément sur la goutte de métal en suspension. Des méthodes sans contact et sans conteneur seront employées pour toutes les expériences afin d'éviter toute interférence sur les mesures, comme c'est le cas sur Terre en raison de l'utilisation nécessaire d'un creuset.

L'exploitation du lévitateur électromagnétique sera contrôlée par le Centre de Contrôle utilisateurs (MUSC) du DLR à Cologne. Les scientifiques responsables des expériences pourront ainsi suivre directement en temps réel chaque détail des cycles de fusion grâce à une caméra vidéo d'observation numérique haut débit, capable d'enregistrer jusqu'à 30 000 images par seconde, et un pyromètre. Avant le vol, chaque échantillon a été dûment caractérisé dans le cadre de vols paraboliques à bord du système Tempus fourni par le DLR. Les échantillons de l'ISS pourront même être rapatriés sur Terre ultérieurement, afin de permettre aux chercheurs de procéder à d'autres tests. Le lévitateur électromagnétique a été développé et fabriqué par les équipes de Space Systems, en tant que maître d'oeuvre industriel. Forts de plus de 25 ans d'expérience dans ce domaine, les experts d'Airbus Defence and Space à Friedrichshafen ont réalisé de nombreuses unités de vol dans le cadre du projet Tempus, pour des vols paraboliques (expériences d'une durée de 20 secondes), des fusées sondes (6 minutes) et trois missions Spacelab à bord de la navette spatiale américaine (durée de mission de une à deux semaines) dans les années 1990. Aujourd'hui, les laboratoires de l'ISS fournissent un accès continu aux conditions de microgravité.

A propos d'Airbus Defence and Space

Airbus Defence and Space est une division du groupe Airbus, née du regroupement des activités de Cassidian, Astrium et Airbus Military. Cette nouvelle division est le numéro un européen de l'industrie spatiale et de la défense, le numéro deux mondial de l'industrie spatiale et fait partie des dix premières entreprises mondiales du secteur de la défense. Elle réalise un chiffre d'affaires annuel d'environ 14 milliards d'euros avec un effectif de quelque 40 000 employés.