Brevet FR2596356A1 — publié le 19871002

La présente invention est relative à un dispositif flexible de support pour les générateurs solaires équipant les satellites et les vaisseaux spatiaux. L'exigence de l'emploi de dispositifs de support flexibles pour les générateurs solaires susdits s'est imposée en raison des difficultés de manipulation et de transport de dispositifs de support rigides, notamment lorsque la puissance électrique des générateurs solaires est relativement élevée et du fait que leur encombrement est prohibitif pour les dispositifs de lancement destinés à mettre en orbite les engins spatiaux équipés de leurs générateurs solaires. La flexibilité des dispositifs de support proposés dans l'Art antérieur autorise leur disposition à l'état replié, et donc suivant une configuration compacte dans laquelle ils restent jusqu'au moment où ils sont déployés, lorsqu'ils entrent en orbite. De cette manière, la disposition des générateurs solaires demande un espace relativement réduit pendant la phase de décollage. Les dispositifs de support flexibles connus dans l'Art antérieur sont réalisés à partir - de films polymères, notoirement fabriqués par DU PONT DE NEMOURS, parmi lesquels celui connu sous le nom de marque de fabrique "KAPTON" - qui est un polyimide - est le plus utilisé, et qui se présentent sous forme de films mono couches stratifiés ou laminés, également utilisés pour la réalisation de revêtements de contrôle thermique pour sa tellites et vaisseaux spatiaux : cf. en particulier le Bre vet FR 25 42278 au nom de la Demanderesse, - ou de matériaux composites à base de résines époxy, qui sont utilisés pour les parties structurales des satellites et vaisseaux spatiaux, y compris les antennes. Toutefois, lors de missions spatiales récentes en orbite basse (ou à basse altitude, à savoir à 200-600 km d'altitude), on a remarqué la dégradation drastique des films polymères et des matériaux composites susdits, avec une conséquente diminution de leur durée de vie. En ce qui concerne les polymères, leur dégradation semblerait due à leur réaction avec l'oxygène atomique en combinaison avec l'action des agents existant dans l'environnement spatial, tels que les électrons, le plasma et le rayonnement ultra-violet; dans cet environnement aux effets dégradants, le "KAPTON" est complètement érodé ou ses propriétés physiques sont dégradées complètement avant l'écoulement de sa durée de vie prévisible. En ce qui concerne les effets de l'environnement spatial sur lesdits matériaux composites à base de résine époxy, cette dernière est également érodée en laissant en place une structure fibreuse dont la résistance est considérablement affaiblie. Ces inconvénients ne sont pas éliminés, ni réduits, par les vernis normalement appliqués sur les films polymères (ou les matériaux composites) précités et destinés à améliorer leur rôle de contrôle thermique dans l'environnement spatial. Ces revêtements sont constitués par des vernis à base de résines époxy et de polyuréthanes, appliqués sur la ou les surfaces exposées, mais le liant de ces vernis est lui aussi érodé complètement pour ne laisser que le seul pigment, de sorte que ces revêtements de protection se sont révélés comme étant non appropriés aux applications spatiales et à résoudre le problème de l'érosion du substrat qu'ils recouvrent. Il est vrai que l'on connaît aussi des revêtements de protection constitués par l'oxyde d'un alliage métallique indium/étain et l'oxyde de silicone, qui sont capables de réduire l'érosion, toutefois l'application de tels revêtements sur un dispositif de support flexible pour générateurs solaires se fait sous vide, à l'aide d'équipements coûteux et complexes qui exigent la maîtrise de techniques spéciales de depôt sous vide et des temps d'exécution élevés (ces derniers étant liés as fait que les équipements comportent des chambres de traitement dont le volume est nécessairement relativement réduit par la quantité maximale de polymère à traI- ter), de sorte que les dimensions des films à revêtir normalement ne dépassent pas 1 m de largeur par 2 m de longueur. La présente invention a en conséquence pour but de pourvoir à un dispositif de support flexible pour générateurs solaires (ou sondes spatiales ou analogues destinés à équiper un satellite ou un vaisseau spatial, et du type conipor- tant un revêtement de protection contre la dégradation due à l'exposition dans l'environnement spatial, qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les dispositifs du meme type connus antérieurement, notamment en ce que - le revêtement conforme à l'invention constitue une protec tion efficace pour le dispositif expos#é dans l'environ- nement spatial, tout en exerçant un rôle de contrôle ther mique également efficace, qui lui permet de remplacer avan tageusement les vernis à base de résines époxy et de polyu uréthanes précités, - l'application de ce revetement est facile et rapide. La présente invention a pour objet un dispositif de support flexible pour générateurs solaires, sondes spatiales ou analogues, qui est destiné à rester replié pendant le lancement d'un satellite ou vaisseau spatial équipé de ce dispositif jusqu'au moment de son entrée en orbite basse où il est déployé, et qui comporte un revêtement de protection de sa surface exposée à l'environnement spatial, comprenant une matière de base et un liant, lequel dispositif est caractérisé en ce que le liant dudit revêtement de protection est élastomère fluoré, utilisé en proportion appropriée. La matière de base du revêtement selon l'invention peut être elle aussi, comme le liant, constituée par un élastomère fluoré. En outre, le revêtement selon l'invention peut être chargé soit avec un pigment inerte isolant, soit avec de la poudre de carbone ou d'argent ou autre charge électrocon ductrice, ces charges étant utilisées en proportions appropriées. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. Il va de soi que: bien que le revêtement de protection selon l'invention soit destiné à être utilisé plus particulièrement en coopération avec un dispositif flexible de support pour générateurs solaires équipant un satellite ou un vaisseau spatial, et donc exposé à un environnement qui est très rude, notamment à cause des chocs thermiques et du rayonnement solaire et cosmique, la description qui va suivre est donnée en tant qu'exemple d'illustration de l'invention et qu'elle est susceptible de s'étendre à d'autres applications que celles limitées à l'environnement spatial. Comme il a été précisé plus haut, un dispositif de support flexible pour générateurs (ou cellules) solaires destiné à être déployé dans l'espace extra-terrestre est réalisé à partir d'un film de polymère d'épaisseur appropriée et de préférence en "KAPTON", sur lequel les générateurs solaires sont disposés suivant une quelconque configuration désirée et maintenus en place par collage avec un adhésif connu en soi pour ce type d'application,et en particulier constitué par un adhésif classique à base de silicone, tel que celui connu sous la désignation RTV-566 de GENERAL ELECTRIC, qui présente une bonne adhérence par rapport au "KAPTON" et a une bonne tenue dans l'environnement spatial typique des orbites à basse altitude. La protection de la surface du "KAPTON" exposée à cet environnement est obtenue en appliquant un revêtement dont le liant est un élastomère fluoré. Des revêtements de ce type, susceptibles d'être utilisés dans le cadre de la présente invention sont ceux connus sous le nom de marque de fabrique "ELECTRODAG", qui sont produits par ACHESON COLLOIDS et vulcanisent à la température ambiante, et qui sont prêts à l'emploi par application à la brosse; ils peuvent aussi être appliqués par pulvérisation ou par trempage après dilution dans un solvant. Ces revêtements "ELECTRODAG" sont à base d'un élastomère fluoré connu sous le nom de marque de fabrique "VISON" et qui est produit par DU PONT DE NEMOURS. Cet élastomère fluoré peut être avantageusement chargé avec un pigment inerte isolant ou de la poudre de carbone ou d'argent, destinées à obtenir un large éventail de valeurs de résistance électrique superficielle, par exemple pour réduire l'accumulation de charge spatiale. En outre, ces revêtements se prêtent bien à l'emploi en association avec des dispositifs de support destinés à être repliés et dépliés, en raison de leur flexibilité. De plus, ces revêtements assurent non seulement la protection contre l'environnement rude existant dans les orbites à basse altitude, mais également un contrôle thermique permettant de remplacer avantageusement les vernis à base de résines époxy et de polyuréthanes. L'efficacité de revêtements à base d'élastomère fluoré a été démontrée pendant une mission spatiale et après des analyses au sol qui n'ont remarqué aucun signe d'érosion de la part des atomes d'oxygène. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ces modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention : par exemple, l'emploi des revêtements de protection à base d'élastomère fluoré n'est pas limité aux dispositifs de support pour générateurs solaires, mais il s'étend également à la protection d'une quelconque surface exposée dans l'environnement spatial existant dans les orbites à basse altitude. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de support flexible pour générateurs solaires, sondes spatiales ou analogues, qui est destiné à rester replié pendant le lancement d'un satellite ou vaisseau spatial équipé de ce dispositif jusqu'au moment de son entrée en orbite basse, où il est déployé, et qui comporte un revêtement de protection de sa surface exposée à l'environnement spatial, comprenant une matière de base et un liant, lequel dispositif est caractérisé en ce que le liant dudit revêtement de protection est un élastomère fluoré utilisé en proportion appropriée. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de base dudit revêtement de protection est elle aussi constituée par une proportion également appropriée d'un élastomère fluoré, comme ledit liant. 3. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit revêtement de protection comprend aussi une proportion appropriée d'une charge inerte isolante. 4. - Dispositif selon 11 une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit revêtement de protection comprend aussi une proportion appropriée d'une charge électroconductrice, telle que de la poudre de carbone ou d'argent, ou analogue.