Space Forge est une jeune société britannique (2018) basée à Cardiff, au Pays de Galle. Elle développe une plateforme ForgeStar de « Microgravity as a Service » dont le but est d’envoyer de petites « usines » dans l’espace, puis de les faire revenir sur Terre afin de récolter le fruit de son labeur. En partenariat avec l’Agence spatiale européenne, elle développe un bouclier thermique réutilisable – Pridwen – pour la rentrée atmosphérique. 

Lors de la rentrée atmosphérique justement, tous les objets sont soumis à de fortes chaleurs. Cela permet par exemple de détruire des objets qui pourraient nous menacer, mais aussi de faire brûler des satellites et stations spatiales en fin de vie. 

Lors du retour sur Terre des vaisseaux spatiaux, une partie minime est due à la friction avec l'air lorsque la vitesse est très élevée, tandis que la « majeure partie de la chaleur générée est due à la compression rapide de l'air qui n’a pas le temps de se refroidir », explique la NASA. 

Des boucliers réutilisables ou ablatifs

À condition de bien protéger l’engin spatial de la chaleur, il est possible de le poser sur Terre sans problème, y compris avec des humains à bord. Les navettes spatiales de la NASA disposaient par exemple d’un bouclier thermique sur leur ventre. C’est également le cas aujourd’hui des capsules telles que Crew Dragon, Soyouz et Starliner. 

Rappelons qu’il existe deux grands types de boucliers : les systèmes réutilisables qui portent parfaitement bien leur nom, ainsi que les systèmes ablatifs. Dans ce dernier cas, une partie de la matière disparait sous l’effet de la chaleur, il faut donc les changer à chaque mission ; adieu la réutilisation. 

Deux-en-un : protéger de la chaleur et ralentir la chute 

Le bouclier dont il est question aujourd’hui se classe dans la première catégorie (il est donc réutilisable). Son originalité est de prendre la forme d’un origami qui vient s’ouvrir devant la sonde lors du retour sur Terre : « Nommé Pridwen, d’après le bouclier légendaire du roi Arthur, ce design réutilisable sortira avant qu’un vaisseau spatial ne rentre dans l’atmosphère », explique Space Forge.

Le bouclier s’appuie sur le rayonnement pour dissiper la chaleur : « sa structure a une surface suffisamment importante pour que le flux de chaleur puisse se propager uniformément à travers celle-ci afin de l’évacuer progressivement ».

Ce n’est pas la seule utilité du bouclier : il servira également à ralentir suffisamment un objet spatial – tel qu’un petit satellite – pour qu'il puisse survivre à un atterrissage sans parachute. Aucune vitesse d’impact n’est précisée par Space Forge. Nous savons simplement qu’il est prévu de récupérer le satellite (et son bouclier) à l’aide d’un filet installé sur une plateforme en pleine mer… ce qui n’est pas sans rappeler les filets de SpaceX pour les coiffes des fusées. Space Force propose une image de son dispositif maritime baptisé Fielder.

Selon l’Agence spatiale européenne, ce bouclier devrait être « peu coûteux » et permettrait aux « petits satellites d’être renvoyés sur Terre, intacts, pour la première fois ». 

Les maths à la rescousse, de premiers résultats encourageants…

Selon l’ESA, l’un des principaux défis de la conception de ce bouclier était de créer un origami compatible avec l’épaisseur du matériau utilisé pour dissiper la chaleur. « La majorité des origamis supposent que le matériau a une épaisseur nulle, ce qui n’est pas un problème avec du papier, mais ce n’est pas le cas des matériaux » utilisées dans le cas présent. 

Pour mettre au point le bouclier, Space Forge a généré « mathématiquement les formes d’origami requises en fonction de différents paramètres ». Les premiers résultats sont encourageants : « Le bouclier et sa plate-forme étaient capables de résister à des atterrissages à plus de 17 km d’altitude sans dégâts importants ».

…il faut transformer l’essai

Un premier test du bouclier Pridwen est prévu avec la mission ForgeStar-1A qui devrait se dérouler cette année. On souhaite meilleure fortune à Space Forge qu’avec son démonstrateur Forgestar-0 : un satellite réutilisable qui était pour rappel à bord du dernier lancement de la fusée Virgin Orbit, qui s’est malheureusement soldé par un échec. 

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SpaceForge : des laboratoires dans l’espace qui reviennent sur Terre

Ce bouclier n’est pas le seul objectif de Space Forge ; au contraire, c’est plutôt un moyen de mener à bien son projet ForgeStar. La société prévoit en effet d’envoyer des laboratoires sur les produits pharmaceutiques, les supraconducteurs et les superalliages dans l’espace ; avant de les faire revenir « en douceur », notamment grâce à son bouclier. Elle pourra ainsi récupérer le fruit de son travail dans l’espace. 

Tout cela est déjà possible avec l’ISS puisque les capsules Crew Dragon et Soyouz assurent des allers/retours réguliers. Pour Andrew Bacon, cofondateur et directeur de la technologie de Space Forge repris par TechCrunch, ce n’est pas la même chose : « la station spatiale est un excellent laboratoire, mais ce n’est pas une usine ». De plus, « SpaceX a fait un travail fantastique pour réduire le coût du lancement, mais ils n’ont pas vraiment réduit le coût du retour », ajoute-t-il.