Orbiting satellite with solar panels

Substrats de miroirs pour satellites

Les satellites sont les yeux et les instruments de notre monde moderne. De la surveillance du climat de la Terre à l’exploration de planètes lointaines, ils fournissent des données critiques avec une précision extrême. Pourtant, atteindre cette précision dans l’environnement difficile de l’espace est l’un des plus grands défis de l’ingénierie. En orbite, les températures peuvent osciller de −150 °C à +150 °C, les charges mécaniques pendant le lancement sont extrêmes et il n’y a pas de place pour l’ajustement une fois déployé. Les instruments optiques à bord des satellites doivent rester parfaitement alignés pendant des années de fonctionnement, malgré des cycles thermiques constants, des conditions de vide et d’exposition aux rayonnements. Pour réussir, les concepteurs s’appuient sur des matériaux qui allient stabilité dimensionnelle, qualité optique et héritage de vol.

Comprendre les défis de la conception de satellites

Stabilité thermique

Les fluctuations de température en orbite peuvent déformer les matériaux conventionnels. Même quelques microns d’expansion ou de contraction peuvent entraîner une défocalisation, des images floues ou un mauvais alignement des instruments.

Précision optique

Les imageurs et télescopes haute résolution exigent des matériaux ultra stables qui préservent la géométrie avec une extrême précision. Une fois en orbite, les miroirs doivent maintenir une courbure exacte pour garantir les performances de la mission.

Léger et rigide

Chaque kilogramme lancé dans l’espace compte. Les composants doivent être légers mais rigides et homogènes en termes de qualité matérielle, afin de garantir leur capacité à survivre au lancement et à maintenir leur précision pendant le fonctionnement.

Rayonnement et longévité

Les satellites sont exposés à l’irradiation cosmique et aux particules chargées pendant des années. Les matériaux doivent résister aux dommages causés par les rayonnements et maintenir leurs performances pendant de longues durées de mission.

Stabilité de l’alignement

Les télescopes et les instruments tels que les interféromètres, les spectromètres ou les terminaux laser dépendent d’un alignement stable. De minuscules décalages peuvent interrompre les chemins optiques et compromettre la qualité des données.

Là où la précision compte le plus : applications satellites

Pleiades Satellite ESA

Observation de la Terre et météorologie

De la cartographie du terrain à la surveillance des conditions météorologiques, les satellites d’observation de la Terre reposent sur des systèmes optiques ultra-stables. Des missions telles que SPOT, PLEIADES, CARTOSAT, KOMPSAT, GOES et METEOSAT utilisent des substrats de miroir stables pour fournir des images nettes et reproductibles pendant des décennies.
Cheops Satellite ESA

Astronomie et sciences spatiales

Dans les télescopes spatiaux et les observatoires tels que Hubble, CHANDRA, COROT et CHEOPS, le maintien de l’alignement optique et de la stabilité de la figure est essentiel pour capturer la lumière lointaine avec précision.
Artemis satellite ESA

Démonstrateurs de communications et de technologies laser

Les liaisons de données laser et les charges utiles expérimentales, telles que SILEX sur ARTEMIS, dépendent de bancs optiques thermiquement invariants pour un pointage fiable du faisceau et une interférométrie.
Soho Satellite ESA

Sciences solaires et planétaires

Les missions d’étude du Soleil ou d’autres planètes, comme Solar Orbiter, SOHO et Mars Reconnaissance Orbiter, sont confrontées à des gradients thermiques extrêmes. Seuls les matériaux à dilatation proche de zéro garantissent une précision durable. De l’orbite terrestre basse aux missions dans l’espace lointain, les matériaux de SCHOTT ont été embarqués sur plus de 100 satellites dans le monde entier.

Partenariat avec les concepteurs de satellites

Chez SCHOTT, nous ne nous contentons pas de fournir des matériaux, nous collaborons avec des ingénieurs pour concevoir des composants optiques et structurels qui répondent aux spécifications les plus exigeantes. Notre assistance s’étend de la sélection et de l’usinage des matériaux à l’allègement, au meulage de haute précision et à la métrologie.
Nous nous sommes associés à des agences et des intégrateurs de systèmes de premier plan, notamment l’ESA, la NASA, le CNES, l’ISRO et la JAXA, pour créer des solutions éprouvées en vol au cours de décennies de missions.

Notre mission : Aider le vôtre à réussir - avec des matériaux qui garantissent précision, fiabilité et stabilité en orbite.

Detailed view of ZERODUR composite structure

ZERODUR® : Permettre une optique stable dans l’espace

Coefficient moyen de dilatation thermique linéaire

La vitrocéramique ZERODUR® est fournie avec un coefficient moyen de dilatation thermique linéaire (CTE) dans la plage de température 0°C à 50°C dans six classes de dilatation comme suit :

 

Tolérances de spécification CTE (0 °C ; 50 °C)
Classe d’expansion 2 0 ± 0,100 ppm/K
Classe d’expansion 1 0 ± 0,050 ppm/K
Classe de dilatation 0 0 ± 0,020 ppm/K
Classe d’expansion 0 Spécial 0 ± 0,010 ppm/K
Classe d’expansion 0 Extrême 0 ± 0,007 ppm/K
CTE optimisé pour les profils de température d’application
ZERODUR® SUR MESURE 0 ± 0,020 ppm/K (± 0,010 ppm/K sur demande)
 

 

Lorsque la dilatation thermique n’est pas envisageable, ZERODUR® tient ses promesses. Avec un coefficient de dilatation thermique (CTE) proche de zéro, une homogénéité exceptionnelle et une résistance aux rayonnements, c’est le matériau de référence pour l’optique spatiale.

 

Défi de conception Solution ZERODUR®
Distorsion thermique Le CTE proche de zéro maintient sa forme sous les variations de température
Dérive d’alignement La stabilité dimensionnelle garantit une précision optique à long terme
Qualité de surface Excellente aptitude au polissage pour les surfaces de l’ordre du nanomètre
Contraintes de poids Disponible dans des configurations allégées personnalisées
Environnement difficile Stabilité éprouvée aux rayonnements et au vide
 

 

Pour en savoir plus sur les propriétés des matériaux, consultez la page produit ZERODUR® →


Questions fréquentes

Quels matériaux sont utilisés pour les miroirs satellites ?

Les miroirs satellites utilisent souvent des vitrocéramiques comme ZERODUR® pour leur dilatation thermique proche de zéro et leur haute qualité optique.
 

Pourquoi la stabilité thermique est-elle importante dans l’espace ?

En orbite, les variations de température peuvent provoquer l’expansion ou la contraction de matériaux ordinaires, déformant l’optique et désalignant les instruments. Des matériaux thermiquement stables empêchent cela.
 

Qu’est-ce qui rend ZERODUR® adapté aux satellites ?

Son CTE ultra-faible, sa résistance aux rayonnements et son héritage de vol prolongé le rendent idéal pour les systèmes optiques de haute précision dans l’espace

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