Micrométéoroi͏̈des et débris orbitaux observés en orbite basse terrestre Berthoud, Lucinda 1993-12-13 Ecole Nationale Supérieure de l'Aéronautique et de l'Espace

Directeur(s) de thèse:  Mandeville, Jean-Claude Laboratoire :  Département d’Etudes et de Recherches en Technologie Spatiale -DERTS Ecole doctorale :  Ecole doctorale indéterminée Classification : Astronomie, cartographie, géodésie

Accès :  Texte intégral Mots-clés : Satellite, Météoroïde, Météorite, Poussière cosmique, Débris spatiaux, Dégradation par impact, Impact hypervitesse, Cratère Résumé : L’objectif de cette thèse est l'amélioration de la connaissance des micrométéoroïdes et débris spatiaux en orbite basse terrestre, en mettant en évidence l'intérêt des expériences embarquées. Des échantillons exposés à l'espace sur LDEF et Mir ont été étudiés en vue de décrire la morphologie des cratères et perforations provoqués par impact. La taille, la profondeur, la circularité des cratères et la présence des résidus ont été examinés. L’analyse chimique EDX des résidus fournit la nature et l'origine de ces particules. L’influence de l'épaisseur de la cible, de la forme du projectile, de la vitesse et de l'angle d'impact du projectile sur la morphologie du cratère ont fait l'objet d'une étude expérimentale, utilisant un accélérateur électrostatique et des canons à gaz léger. Les flux mesurés sur les surfaces de LDEF et de Mir sont comparés aux valeurs obtenues par une modélisation incorporant le modèle de débris de Kessler et le modèle de météoroïdes de Grün. La répartition de l'énergie lors de l'impact est modélisée, au moyen du modèle de Gault et Heitowit, afin de calculer les pressions d'impact et les états de la particule à des vitesses différentes. L’hydrocode HULL est évalué pour sa capacité de modélisation du processus de cratérisation. Les dégradations subies par des couvertures thermiques, des polymères et des verres exposés à l'espace sont dues à la synergie entre les impacts, le cyclage thermique et le rayonnement UV. Ceci montre l'importance de la protection des satellites contre l'environnement spatial. Résumé (anglais) : The aim of this thesis is to improve current knowledge of micrometeoroids and orbital debris in Low Earth Orbit, using space detection experiments. Recently retrieved space-exposed samples from LDEF and Mir were scanned to examine crater and perforation morphology and size distributions. The crater size, depth, circularity of the craters and the presence of impact melt residues were investigated. EDX chemical analysis of crater residues sheds light onthe nature and origins of the particles. Laboratory acceleration tests using an electrostatic accelerator (for micron~sized particles) and light gas guns (for mm-sized particles) were carried out at hypervelocities. These explored the influence of target thickness, projectile shape, impact velocity and impact angle upon crater morphology. The fluxes measured on LDEF and Mir are compared to theoretical predictions based on Kessler's debris and Griin‘s meteoroid models. Gault and Heitowit's energy partitioning model were used to model impact pressures and particle states for increasing velocities, and the hydrocode Hull is evaluated for its crater modelling capacity. Damage to space-exposed thermal blankets, plastics and glasses is due to synergy between impacts, thermal cycling and UV radiation. It shows the importance of spacecraft protection against the space environment. Langue : Français

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