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| Titre : |
Étude et analyse de l’effet de l’oxygène atomique sur les satellites à basses altitudes |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Lakhdari,Assia, Auteur ; Boudjemai,Abdelmadjid, Directeur de thèse |
| Editeur : |
Setif:UFA |
| Année de publication : |
2018 |
| Importance : |
1 vol (101 f .) |
| Format : |
29 cm |
| Langues : |
Français (fre) |
| Catégories : |
Thèses & Mémoires:Physique
|
| Index. décimale : |
530 Physique |
| Résumé : |
Les satellites en orbite basse se trouvent dans un environnement atmosphérique caractérisé
par une très faible pression et une composition variables notamment avec l'altitude et l'activité
solaire. Parmi les composants atmosphériques, l'oxygène sous sa forme atomique qui doit être
spécialement considéré pour son fort pouvoir oxydant et la dégradation très importante dont il
est la cause pour de nombreux matériaux (polymères, métaux...). Il provoque une
modification des propriétés des surfaces d'un satellite au cours de sa mission. Il faut
cependant considérer que tous les facteurs de l'environnement spatial peuvent agir en synergie
avec eux, provoquant un effet aggravant. On donne un aperçu sur les possibilités de synergie
de ces dégradations dues à l'oxygène atomique, avec celles attribuables aux autres
composantes de l'environnement d'un satellite, que cet environnement soit d'origine naturelle
(rayonnement ultraviolet, flux d'électrons et protons énergétiques), ou résultant de la mise en
oeuvre (cyclages thermiques, contaminations diverses).
On donne enfin des indications sur les fluences rencontrées au cours de missions typiques, les
spécificités de son attaque, le comportement de diverses classes de matériaux et les moyens de
simulation employés.
Dans ce mémoire des simulations sur l‘effet de l‘OA ont été effectuées pour avoir des
résultats permettant de bien comprendre l’interaction entre l’OA et les matériaux de surfaces.
L'utilisation de revêtements protecteurs d'oxyde métallique et des revêtements de nivellement
de surface peut réduire considérablement la densité de défauts par rapport aux revêtements de
protection aluminisé.
Et comme perspective aussi d’autres recherches peuvent effectuées dans le domaine de l’effet
de l’environnement spatial sur les équipements spatiaux en introduisant des nouveaux
matériaux plus résistant ainsi que des méthodes expérimentales plus avancées. |
| Note de contenu : |
Sommaire
Chapitre I ................................................................................................................................................ 2
ARCHITECTURE DES SATELLITES ET LES MATERIAUX UTILISES ............................................... 2
I.1 INTRODUCTION ................................................................................................................... 3
I.2 ARCHITECTURE ET COMPOSITION D’UN SATELLITE ............................................... 4
I.2.1 Plate-forme .......................................................................................................................... 4
I.2.2 Charge utile ....................................................................................................................... 20
I.3 FORME GEOMETRIQUE DE LA STRUCTURE D’UN SATELLITE.............................. 25
I.4 CLASSIFICATION DES SATELLITES .............................................................................. 26
I.4.1 Sur la base de la taille ........................................................................................................ 27
I.4.2 Sur la base de la mission ................................................................................................... 27
I.4.3 Sur la base de l'orbite sur laquelle elle est placée .............................................................. 28
I.4.4 Sur la base de la stabilisation ............................................................................................. 29
I.5 CHOIX DES MATERIAUX ................................................................................................. 29
I.5.1 Aluminium ......................................................................................................................... 30
I.5.2 Magnésium ........................................................................................................................ 30
I.5.3 Aciers ................................................................................................................................. 31
I.5.4 Béryllium ........................................................................................................................... 31
I.5.5 Titane ................................................................................................................................. 31
I.5.6 Kevlar ................................................................................................................................ 31
I.5.7 Composites ........................................................................................................................ 32
I.5.8 Matériaux à mémoire de forme ......................................................................................... 32
I.6 CONCLUSION ..................................................................................................................... 33
Chapitre II ............................................................................................................................................. 35
ENVIRONNEMENT SPATIAL ET L’OXYGENE ATOMIQUE ............................................................. 35
II.1 INTRODUCTION ................................................................................................................. 36
II.2 ENVIRONNEMENT SPATIAL ........................................................................................... 36
II.2.1 Environnement radiatif spatial ...................................................................................... 36
II.2.2 L’environnement thermique .......................................................................................... 39
II.2.3 L’environnement électrique ........................................................................................... 40
II.2.4 Environnement orbital ................................................................................................... 40
II.2.5 Le vide ........................................................................................................................... 43
II.2.6 Débris et météorites ....................................................................................................... 44
II.2.7 L'oxygène atomique ...................................................................................................... 44
II.3 L’OXYGENE ATOMIQUE .................................................................................................. 45
II.3.1 L’oxygène atomique en orbite terrestre basse (LEO) .................................................... 45
II.3.2 L’effet de l’oxygène atomique ...................................................................................... 47
II.3.3 Modèle mathématique de l’effet d’oxygène atomique sur les matériaux ...................... 51
II.3.4 Données du modèle ....................................................................................................... 63
II.4 CONCLUSION : ................................................................................................................... 65
Chapitre III ............................................................................................................................................ 67
SIMULATION ET ANALYSE DES EFFETS DE L‘OXYGENE ATOMIQUE SUR UN SATELLITE .... 67
III.1 INTRODUCTION : ............................................................................................................... 68
III.2 PRESENTATION DES OUTILS DE SIMULATION MATLAB ........................................ 68
III.2.1 L’environnement de travail ........................................................................................... 68
III.2.2 Les modes de travail ...................................................................................................... 68
III.3 Simulation des différents paramètres caractérisant l‘effet de l’oxygène atomique sur les
équipements spatiaux ........................................................................................................................ 69
III.3.1 Simulation de la croissance de l'oxyde .......................................................................... 69
III.3.2 Calcul l'épaisseur limite de l'oxyde ............................................................................... 71
III.3.3 Simulation de l’épaisseur réduit d’oxyde ...................................................................... 72
III.3.4 Simulation du rapport de rendement d’érosion de différents matériaux ................... 74
III.3.5 Simulation du paramètre d'atténuation .......................................................................... 76
III.3.6 Simulation de l’érosion dans le cas réel ................................................................. 76
III.4 LES RESULTATS EXPERIMENTALES ............................................................................ 78
III.4.1 Les essais en vol ............................................................................................................ 78
III.4.2 Materials International Space Station Experiment (MISSE) ......................................... 78
III.4.3 L’expérience MISSE 2 PEACE d'érosion et de contamination ..................................... 82
III.4.4 Profondeur de l'érosion par rapport à la perte de masse pour la mesure du rendement de
l'érosion 85
III.4.5 Diffusion de l'oxygène atomique ................................................................................... 85
III.4.6 La contamination de silicone sur LDEF (Long Duration Exposure Facility)................ 87
III.4.7 Mesure par microscope électronique à balayage (MEB) de quelques matériaux avant et
après l'exposition à l’AO ............................................................................................................... 88
III.4.8 Revêtements de protection ............................................................................................ 89
III.5 CONCLUSION ..................................................................................................................... 91
IV. ANNEXES ....................................................................................................................... |
| Côte titre : |
MAPH/0288 |
| En ligne : |
https://drive.google.com/file/d/1fSUW4TxjVs7gNqBk1ziSFfoE-eLMJPIn/view?usp=shari [...] |
| Format de la ressource électronique : |
pdf |
Étude et analyse de l’effet de l’oxygène atomique sur les satellites à basses altitudes [texte imprimé] / Lakhdari,Assia, Auteur ; Boudjemai,Abdelmadjid, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2018 . - 1 vol (101 f .) ; 29 cm. Langues : Français ( fre)
| Catégories : |
Thèses & Mémoires:Physique
|
| Index. décimale : |
530 Physique |
| Résumé : |
Les satellites en orbite basse se trouvent dans un environnement atmosphérique caractérisé
par une très faible pression et une composition variables notamment avec l'altitude et l'activité
solaire. Parmi les composants atmosphériques, l'oxygène sous sa forme atomique qui doit être
spécialement considéré pour son fort pouvoir oxydant et la dégradation très importante dont il
est la cause pour de nombreux matériaux (polymères, métaux...). Il provoque une
modification des propriétés des surfaces d'un satellite au cours de sa mission. Il faut
cependant considérer que tous les facteurs de l'environnement spatial peuvent agir en synergie
avec eux, provoquant un effet aggravant. On donne un aperçu sur les possibilités de synergie
de ces dégradations dues à l'oxygène atomique, avec celles attribuables aux autres
composantes de l'environnement d'un satellite, que cet environnement soit d'origine naturelle
(rayonnement ultraviolet, flux d'électrons et protons énergétiques), ou résultant de la mise en
oeuvre (cyclages thermiques, contaminations diverses).
On donne enfin des indications sur les fluences rencontrées au cours de missions typiques, les
spécificités de son attaque, le comportement de diverses classes de matériaux et les moyens de
simulation employés.
Dans ce mémoire des simulations sur l‘effet de l‘OA ont été effectuées pour avoir des
résultats permettant de bien comprendre l’interaction entre l’OA et les matériaux de surfaces.
L'utilisation de revêtements protecteurs d'oxyde métallique et des revêtements de nivellement
de surface peut réduire considérablement la densité de défauts par rapport aux revêtements de
protection aluminisé.
Et comme perspective aussi d’autres recherches peuvent effectuées dans le domaine de l’effet
de l’environnement spatial sur les équipements spatiaux en introduisant des nouveaux
matériaux plus résistant ainsi que des méthodes expérimentales plus avancées. |
| Note de contenu : |
Sommaire
Chapitre I ................................................................................................................................................ 2
ARCHITECTURE DES SATELLITES ET LES MATERIAUX UTILISES ............................................... 2
I.1 INTRODUCTION ................................................................................................................... 3
I.2 ARCHITECTURE ET COMPOSITION D’UN SATELLITE ............................................... 4
I.2.1 Plate-forme .......................................................................................................................... 4
I.2.2 Charge utile ....................................................................................................................... 20
I.3 FORME GEOMETRIQUE DE LA STRUCTURE D’UN SATELLITE.............................. 25
I.4 CLASSIFICATION DES SATELLITES .............................................................................. 26
I.4.1 Sur la base de la taille ........................................................................................................ 27
I.4.2 Sur la base de la mission ................................................................................................... 27
I.4.3 Sur la base de l'orbite sur laquelle elle est placée .............................................................. 28
I.4.4 Sur la base de la stabilisation ............................................................................................. 29
I.5 CHOIX DES MATERIAUX ................................................................................................. 29
I.5.1 Aluminium ......................................................................................................................... 30
I.5.2 Magnésium ........................................................................................................................ 30
I.5.3 Aciers ................................................................................................................................. 31
I.5.4 Béryllium ........................................................................................................................... 31
I.5.5 Titane ................................................................................................................................. 31
I.5.6 Kevlar ................................................................................................................................ 31
I.5.7 Composites ........................................................................................................................ 32
I.5.8 Matériaux à mémoire de forme ......................................................................................... 32
I.6 CONCLUSION ..................................................................................................................... 33
Chapitre II ............................................................................................................................................. 35
ENVIRONNEMENT SPATIAL ET L’OXYGENE ATOMIQUE ............................................................. 35
II.1 INTRODUCTION ................................................................................................................. 36
II.2 ENVIRONNEMENT SPATIAL ........................................................................................... 36
II.2.1 Environnement radiatif spatial ...................................................................................... 36
II.2.2 L’environnement thermique .......................................................................................... 39
II.2.3 L’environnement électrique ........................................................................................... 40
II.2.4 Environnement orbital ................................................................................................... 40
II.2.5 Le vide ........................................................................................................................... 43
II.2.6 Débris et météorites ....................................................................................................... 44
II.2.7 L'oxygène atomique ...................................................................................................... 44
II.3 L’OXYGENE ATOMIQUE .................................................................................................. 45
II.3.1 L’oxygène atomique en orbite terrestre basse (LEO) .................................................... 45
II.3.2 L’effet de l’oxygène atomique ...................................................................................... 47
II.3.3 Modèle mathématique de l’effet d’oxygène atomique sur les matériaux ...................... 51
II.3.4 Données du modèle ....................................................................................................... 63
II.4 CONCLUSION : ................................................................................................................... 65
Chapitre III ............................................................................................................................................ 67
SIMULATION ET ANALYSE DES EFFETS DE L‘OXYGENE ATOMIQUE SUR UN SATELLITE .... 67
III.1 INTRODUCTION : ............................................................................................................... 68
III.2 PRESENTATION DES OUTILS DE SIMULATION MATLAB ........................................ 68
III.2.1 L’environnement de travail ........................................................................................... 68
III.2.2 Les modes de travail ...................................................................................................... 68
III.3 Simulation des différents paramètres caractérisant l‘effet de l’oxygène atomique sur les
équipements spatiaux ........................................................................................................................ 69
III.3.1 Simulation de la croissance de l'oxyde .......................................................................... 69
III.3.2 Calcul l'épaisseur limite de l'oxyde ............................................................................... 71
III.3.3 Simulation de l’épaisseur réduit d’oxyde ...................................................................... 72
III.3.4 Simulation du rapport de rendement d’érosion de différents matériaux ................... 74
III.3.5 Simulation du paramètre d'atténuation .......................................................................... 76
III.3.6 Simulation de l’érosion dans le cas réel ................................................................. 76
III.4 LES RESULTATS EXPERIMENTALES ............................................................................ 78
III.4.1 Les essais en vol ............................................................................................................ 78
III.4.2 Materials International Space Station Experiment (MISSE) ......................................... 78
III.4.3 L’expérience MISSE 2 PEACE d'érosion et de contamination ..................................... 82
III.4.4 Profondeur de l'érosion par rapport à la perte de masse pour la mesure du rendement de
l'érosion 85
III.4.5 Diffusion de l'oxygène atomique ................................................................................... 85
III.4.6 La contamination de silicone sur LDEF (Long Duration Exposure Facility)................ 87
III.4.7 Mesure par microscope électronique à balayage (MEB) de quelques matériaux avant et
après l'exposition à l’AO ............................................................................................................... 88
III.4.8 Revêtements de protection ............................................................................................ 89
III.5 CONCLUSION ..................................................................................................................... 91
IV. ANNEXES ....................................................................................................................... |
| Côte titre : |
MAPH/0288 |
| En ligne : |
https://drive.google.com/file/d/1fSUW4TxjVs7gNqBk1ziSFfoE-eLMJPIn/view?usp=shari [...] |
| Format de la ressource électronique : |
pdf |
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