NASA : Recherche d’une technologie miniature pour de meilleurs profits

La NASA fait progresser une technologie qui pourrait utiliser de grandes quantités de matériaux à l’échelle nanométrique pour lancer des fusées et des engins spatiaux plus légers que jamais auparavant.

Le projet Composites aérospatiaux super-légers vise à développer la fabrication et l’utilisation de matériaux composites nanotubes de carbone à haute résistance. Les nanotubes de carbone sont constitués d’atomes de carbone chimiquement liés sous forme de cylindres dont le diamètre est inférieur à 1/80 000 du diamètre des cheveux humains. À cette échelle, les nanotubes de carbone sont environ 100 fois plus résistants que l’acier et environ huit fois plus légers.

« Alors que la NASA repousse les limites de la technologie spatiale pour la Lune et Mars, les matériaux solides et légers présentent un intérêt pour de nombreuses applications « , a déclaré Jim Reuter, administrateur associé par intérim de la Direction des missions en technologies spatiales de la NASA. « Nos partenaires jouent un rôle important dans la maturation de cette technologie. »

Un projet de recherche avec une grande envergure

Un projet de recherche avec une grande envergure

Dirigée par le Langley Research Center de la NASA à Hampton, en Virginie, une équipe de chercheurs travaille avec d’autres centres de la NASA, des organismes gouvernementaux, des universités et des partenaires industriels pour faire avancer cette technologie. À terme, des nanotubes de carbone pourraient être utilisés pour fabriquer des composants de fusées et d’engins spatiaux.

« Les matériaux ultralégers sont un domaine passionnant de la technologie spatiale « , a déclaré LaNetra Tate, responsable du programme Game Changing Development de la NASA. « Les nanotubes de carbone ont des propriétés mécaniques qui promettent d’être très rentables pour de futures missions d’exploration. »

La NASA mène des recherches afin de déterminer comment construire de grandes structures à partir de ce matériau pour différentes applications. Pour ce faire, la NASA a besoin de beaucoup plus de nanotubes de carbone pour travailler.

C’est pourquoi le programme Game Changing Development de la NASA a financé un contrat de recherche novatrice de phase III avec Nanocomp Technologies Inc. de Merrimack, au New Hampshire. Nanocomp s’efforce d’accroître ses capacités de fabrication et de réduire les coûts de production des fils de nanotubes de carbone à haute résistance, en s’appuyant sur les précédents prix SBIR décernés par le Département de la Défense et la NASA.

« D’autres organismes gouvernementaux ont semé des graines avec leurs investissements technologiques de démarrage que nous récoltons « , a déclaré Mia Siochi, ingénieure principale des matériaux de recherche et responsable du SAC. « L’objectif de la NASA est de commencer à utiliser les grandes quantités de matériaux du Nanocomp pour construire des structures en quelques années. »

Un article de vol de démonstration est enroulé avec des composites de nanotubes de carbone.

Un essai en vol effectué en 2017 a démontré que le matériau peut être utilisé pour les réservoirs sous pression composites suremballés, qui sont conçus pour maintenir le fluide sous pression et sont utilisés dans de nombreuses applications telles que les réservoirs de propergols. Le COPV a été le premier objet de grande taille construit par la NASA à l’aide de nanotubes de carbone composites. Un autre contrat SBIR de phase III de la NASA a été attribué à San Diego Composites en Californie. Dans le prolongement des travaux entamés dans le cadre des phases I et II des prix SBIR décernés par l’Agence de défense antimissile, l’entreprise construira des prototypes de COPV fabriqués à partir de nanotubes de carbone.

Une collaboration avec de nombreuses institutions aux Etats-Unis

Une collaboration avec de nombreuses institutions aux Etats-Unis

La NASA collabore également avec 11 universités, deux entreprises et le Laboratoire de recherche de la Force aérienne par l’intermédiaire de l’Institut de recherche en technologies spatiales pour les composites ultra-résistants par conception computationnelle. Dirigé par Greg Odegard, professeur à la Michigan Technological University, l’institut reçoit 13,31 millions d’euros sur cinq ans pour accélérer le développement de la technologie des nanotubes de carbone pour la NASA. Cet institut engage 22 professeurs d’universités de tout le pays pour mener des études expérimentales et de modélisation des matériaux de nanotubes de carbone à l’échelle moléculaire atomistique, à l’échelle macro et entre les deux.

« Nous adoptons une approche multidisciplinaire pour faire progresser cette technologie et mieux comprendre les propriétés mécaniques, a dit M. Siochi. « Des études montrent qu’on pourrait économiser 25 % de masse. Chaque livre économisée réduit les coûts, ce qui a un impact réel sur les missions spatiales. »

Le projet des composites aérospatiaux super-légers est financé par le programme Game Changing Development de la NASA, qui vise à faire progresser les concepts exploratoires et à fournir des solutions technologiques prêtes à la transition aux missions et à l’industrie de la NASA. Le Programme de recherche innovatrice et de transfert de technologie aux petites entreprises encourage les petites entreprises à développer des idées novatrices qui répondent aux besoins particuliers du gouvernement fédéral en matière de recherche et développement. Les résultats de la phase I fournissent une base solide pour la poursuite du développement, de la démonstration et de la mise en œuvre de l’innovation proposée au cours de la phase II et des efforts de suivi. La phase III appuie la commercialisation de technologies, de produits et de services novateurs découlant d’un contrat de phase I ou de phase II. Les deux programmes relèvent de la Direction des missions en technologies spatiales de la NASA.

Marie Auteur

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