Le programme BFR de SpaceX poursuit le bouclier thermique avancé de Starship avec l'aide de la NASA

Nov 19, 2023

Selon un accord Space Act signé par SpaceX et le centre de recherche Ames de la NASA en juin 2018, la société privée a commencé à travailler avec la NASA pour acquérir une expérience de base et des leçons apprises avec un matériau de protection thermique (bouclier thermique) qui est en grande partie nouveau pour SpaceX.

Connu sous le nom de TUFROC (abréviation de Toughened Uni-piece Fibrous Reinforced Oxidation-Resistant Composite), le matériau développé par la NASA Ames est capable de résister à des températures aussi élevées que 1700 C (~ 3100 F) et est apparemment un élément d'intérêt pour le programme de fusée BFR (Starship / Super Heavy) de SpaceX, en particulier le bouclier thermique de Starship.

À la connaissance du public, SpaceX n'a ​​jamais tenté de fabriquer ou d'utiliser une technologie de bouclier thermique comme TUFROC. Tombant dans le domaine des matériaux de protection thermique connus sous le nom de composites à matrice céramique (CMC), TUFROC est essentiellement un terme générique qui couvre tout système de protection thermique qui combine un capuchon en carbone, une base en silice et un revêtement en verre durci pour empêcher l'oxydation. Ces dernières années, l'avion spatial secret X-37B de Boeing a démontré avec succès la réutilisation du TUFROC après des rentrées de vitesse orbitale, confirmant que le matériau est capable de survivre à ces conditions tout en subissant une ablation minimale ou nulle.

Le contour reste à peu près le même, mais les matériaux fondamentaux changent pour la cellule, les réservoirs et le bouclier thermique

– Elon Musk (@elonmusk) 25 novembre 2018

Tout comme SpaceX a emprunté la technologie de bouclier thermique PICA (phénolique imprégné de carbone) développée par la NASA et l'a considérablement améliorée pour une utilisation rentable sur Cargo (et bientôt Crew) Dragon, le concept de base derrière les capacités de blindage thermique de TUFROC se prête probablement tout aussi bien à des améliorations potentielles en termes de réduction des coûts, de facilité de fabrication, de résistance mécanique, de caractéristiques de protection thermique, et plus encore.

Contrairement aux carreaux de carbone-carbone mortellement fragiles utilisés sur la navette spatiale, les aspects «renforcés de fibres» du nom de TUFROC le rendent également considérablement plus résistant aux forces liées aux impacts comme celles qui ont conduit à la catastrophe de Columbia, tout en préservant l'impressionnante résistance à la chaleur du composite. La NASA classe déjà TUFROC dans la catégorie des TPS "à faible coût", indiquant en outre que SpaceX pourrait assez facilement réduire considérablement le coût de production.

Ce qui n'est pas clair à propos de cette relation naissante, c'est comment SpaceX prévoit exactement TUFROC ou un dérivé de bouclier thermique personnalisé s'intégrant dans son programme BFR. Actuellement, le TPS n'a été démontré que sur X-37B en tant que boîtier de bord littéral, remplaçant une tuile de silice plus traditionnelle sur les bords d'attaque des ailes du petit vaisseau spatial, où le chauffage de rentrée est souvent le plus extrême. Il est possible que SpaceX soit intéressé par TUFROC pour les mêmes raisons - l'utiliser pour couvrir les ailerons avant et arrière de BFS/Starship et rien de plus.

Cependant, il se pourrait que SpaceX espère qu'un TUFROC-X amélioré pourrait être viable en tant que matériau de bouclier thermique monolithique à taille unique dans l'étage supérieur Super Heavy et Starship de BFR. Être obligé de traiter avec une variété de matériaux TPS différents augmente inévitablement la complexité et le coût d'un vaisseau spatial donné, donc être en mesure de réduire considérablement le nombre de matériaux nécessaires pourrait être une aubaine pour Starship.

L'accord Space Act de la NASA et de SpaceX peut être trouvé ici [PDF].

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