Bouclier thermique

Un bouclier thermique, dans le domaine de l'astronautique, est destiné à protéger un véhicule spatial lors de son entrée dans l'atmosphère d'une planète. La mécanique spatiale entraîne en effet une vitesse d'arrivée très élevée qui est, par exemple, comprise entre 7 et 12 kilomètres par seconde pour les engins pénétrant dans l'atmosphère terrestre et provenant d'une orbite terrestre ou lunaire. Dès que l'atmosphère devient plus dense, l'énorme énergie cinétique du véhicule est dissipée en énergie thermique, portant la température de sa surface à plusieurs milliers de degrés. Le bouclier thermique est chargé d'empêcher la chaleur d'atteindre la structure du véhicule pour éviter sa destruction. Deux types de dispositifs sont utilisés selon le type de mission : les systèmes réutilisables, conçus pour réémettre une grande partie de l'énergie reçue sous formes convective et radiative, et les systèmes ablatifs, dans lesquels une partie de la matière disparaît sous l'effet de divers phénomènes physico-chimiques en procurant une protection qui se superpose au phénomène radiatif. Ce dernier procédé est le plus fréquent. Lors de la rentrée atmosphérique l'objet, habité ou non, est soumis à un environnement sévère en matière d'accélération et de flux de chaleur, mais aussi au plan chimique. En effet, aux hautes températures présentes au voisinage de la surface du véhicule spatial, les espèces chimiques présentes ont un fort pouvoir oxydant, qu'il s'agisse de l'oxygène de l'atmosphère terrestre ou du gaz carbonique présent sur Mars ou Vénus. La forme stable de ce dernier gaz à haute température étant le monoxyde (CO), il libère de l'oxygène disponible pour se lier au matériau dont est constituée la surface. Quel que soit le dispositif, l'aspect isolation thermique dans l'épaisseur du bouclier est important. On trouve deux grandes classes de solutions. Dans la première, cette fonction est réalisée par un isolant placé sous le matériau de surface.