Les structures gonflables

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La NASA, qui projette de s'installer de façon durable sur la Lune, est confrontée à de nombreux défis dont celui de l'habitat.

S'il fait peu de doutes, sur le long terme, que la plupart des infrastructures seront enterrées, à court et moyen terme la NASA va devoir trouver une alternative à l'Orion lunaire, le véhicule de transport entre la Terre et la Lune qui sera utilisé comme base spatiale dans un profil de mission similaire à l'épopée Apollo.

Les structures gonflables sont très vraisemblablement la meilleure alternative en attendant les premiers bâtiments en dur qui abriteront vers 2050 une petite colonie.

Cette technologie, développée à l'origine par la NASA dans les années 60 et délaissée par la suite au profit de mécanismes et matériaux rigides mieux maîtrisés, connaît un vif regain d'intérêt dans le monde grâce au développement de nouveaux matériaux (composites, films polymères).

Ce type de structures provisoires a comme qualité d'être résistantes, légères, souples, à mémoire de forme et facilement déployables. Leur principal défaut c'est qu'elles fuient ! Cela signifie que l'on ne peut pas espérer maintenir une pression pendant plusieurs années sans perdre tout le bénéfice du poids. L'autre souci, c'est une connaissance sommaire du comportement des matériaux sous l'action d'une pression de gonflage importante. Bien que depuis quelques années des efforts de recherche sont faits des deux côtés de l'Atlantique, cette technologie est loin d'être maîtrisée pour des applications spatiales qualifiées pour recevoir des hommes.

Dans le cas d'une utilisation sur la Lune, ces structures devront être assez souples pour réduire autant que possible leur volume afin de limiter le coût du lancement. Une fois déployées, elles devront être suffisamment vastes pour fournir un espace de vie et de travail distinct aux équipages et résister aux conditions physiques de l'environnement lunaire, bien plus rudes que celles de la Terre.

Plusieurs paramètres sont donc à prendre en compte:
- Le champ gravitationnel de la Lune est plus faible que celui de la Terre (un objet sur la Lune sera six fois moins lourd que sur Terre) ;
- Le jour lunaire dure 27 jours et 1/3. Pendant cette période, le Soleil est constamment au-dessus de l'horizon pendant un peu moins de 14 jours. Après son coucher, il fait nuit sans interruption pendant une période équivalente ;
- Les températures moyennes au niveau de l'équateur varient de +107° Celsius le jour à -153° Celsius la nuit ;
- La Lune ne possède pas d'atmosphère, et donc pas d'air. Cette absence fait que la surface est constamment bombardée par des météorites de toutes tailles. Même les micrométéorites posent un réel danger pour d'éventuels habitants de la Lune ;
- La Lune ne possède pas de champ magnétique qui, sur Terre, agit comme un bouclier naturel contre les dangereuses radiations en provenance du Soleil. Ces radiations représentent un danger mortel pour les humains.

La NASA finance plusieurs projets dont celui du Space Grant Consortium (Etat du Maine) qui travaille sur le plissement des matériaux de type membrane utilisés pour les structures gonflables sous l'effet des déformations de cisaillement. Il étudie également les façons d'éliminer ces plissements par rigidification du matériau. La rigidification demande de traiter les matériaux avec un enduit chimique de type résine qui peut être activé par un apport d'énergie agissant comme catalyseur.

Quant à l'Europe, elle a commencé à travailler sur ces problèmes dans les années 80. Une antenne a été fabriquée par Contraves et différents projets ont été menés notamment par Astrium et Thales Alenia Space visant à maîtriser cette technologie pour des applications spatiales comme des antennes, des panneaux solaires ou encore des coussins gonflables pour des atterrissages sur Mars, par exemple.

Au sein de l'Agence spatiale européenne on a réfléchi au problème de l'étanchéité de ces structures. Plusieurs idées ont émergé dont une visait à concevoir un matériau multicouches avec une enveloppe destinée à maintenir l'étanchéité pendant qu'une autre enveloppe, constituée d'une sorte de tissu de fibres de verre, de kevlar ou de carbone, et imprégnée de résine polymérisable durcirait. Une fois la structure rigidifiée, peu importe que l'on perde la pression interne. La polymérisation peut être déclenchée dans l'espace, après le déploiement soit par l'apport de chaleur du rayonnement solaire, soit par des chaufferettes électriques, soit par des réactions chimiques soit même par les UV du soleil.

source http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=5277