Lorsqu’on pense à l’aérospatiale, on imagine généralement des engins construits à partir d’aluminium ou de titane. Et plus le temps passe, plus on voit apparaître de nouveaux matériaux qui permettent aux ingénieurs de repousser les limites de la discipline. Mais la science des matériaux est un champ de recherche excessivement vaste où les chercheurs les plus créatifs ont de nombreuses opportunités de sortir des sentiers battus. Récemment, ce sont des chercheurs japonais qui l’ont prouvé à nouveau. Oubliez les alliages exotiques et la fibre de carbone ; l’Université de Kyoto travaille en ce moment sur un concept baptisé LignoSat, avec l’objectif d’aboutir à un satellite construit… en bois.
Au premier coup d’œil, cette idée qui a initialement germé en 2020 semble particulièrement saugrenue. En effet, les matériaux utilisés pour construire des engins spatiaux doivent être capables d’encaisser des différentiels de température énormes ainsi que des rayonnements très énergétiques, le tout sur une longue durée. Tout sauf idéal pour un matériau organique.
Un matériau étonnamment bien adapté à l’espace
Mais le concept n’est pas aussi délirant qu’on pourrait le penser. Car après la mort des tissus vivants, le bois conserve un ensemble de propriétés très intéressantes dans ce contexte. Il est par exemple relativement flexible et bien plus léger que le métal tout en restant très résistant.
Lors des tests préliminaires, les troupes de l’université de Kyoto ont déterminé que le bois répondait étonnamment bien aux contraintes de l’espace. « La capacité du bois à encaisser les conditions simulées de l’orbite terrestre basse nous a stupéfiés », expliquait un porte-parole dans un communiqué de 2021.
Depuis, les ingénieurs se sont donc mis à tester des tas d’essences de bois différentes pour déterminer laquelle serait la plus appropriée. Ils ont sélectionné trois échantillons prometteurs qui ont été chargés à bord de la mission CRS-26 de SpaceX. Leur destination : un des laboratoires de la JAXA à bord de la Station Spatiale Internationale.
Ce sont ensuite les astronautes nippons qui ont pris le relais. Ils ont exposé les échantillons aux conditions impitoyables de l’orbite pendant plusieurs semaines supplémentaires. Au total, chaque échantillon a passé un total de dix mois à subir de violents changements de température et de grosses doses de radiations.
Un environnement hostile qui aurait endommagé considérablement de très nombreux matériaux. Et pourtant, une fois les échantillons rapatriés, les ingénieurs ont pu confirmer qu’ils avaient tous bien résisté aux assauts de l’espace.
Le bois de magnolia est le plus prometteur
L’un d’entre eux, à savoir le bois de magnolia, s’est particulièrement distingué. Après avoir analysé la structure cristalline de la lignine — un polymère de la paroi des cellules végétales qui donne sa rigidité au bois, les chercheurs n’ont remarqué aucune trace de décomposition, de fissure, de déformation, d’écaillement ou de dégât quelconque à la surface des échantillons.
En partant de ce constat, les chercheurs veulent désormais placer ce bois de magnolia au centre du projet. Il s’est imposé grâce à sa résistance globale et sa stabilité dimensionnelle. Il a aussi l’avantage d’être assez facile à travailler.
Désormais, l’objectif va être de passer à la phase concrète du projet. Les ingénieurs vont commencer à travailler sur un satellite baptisé LignoSat, dont la plupart des éléments structurels seront construits en bois de magnolia. L’objectif de la JAXA est désormais de mettre un prototype en orbite dès 2024, en partenariat avec la NASA.
Il conviendra désormais de suivre attentivement la construction, le déploiement et le séjour dans l’espace de LignoSat, car les enjeux sont plus importants qu’il n’y paraît. En effet, ce drôle de concept pourrait représenter une piste très prometteuse pour commencer à résoudre l’un des plus gros problèmes de l’aérospatiale : sa durabilité.
Moins de ressources minérales et de débris
Nous sommes en ce moment dans une période où l’aérospatiale privée avance extrêmement rapidement. De plus en plus d’acteurs privés déploient des satellites en orbite basse, et cette tendance ne va vraisemblablement pas s’inverser de sitôt. Dans ce contexte, il serait donc très intéressant de trouver une alternative aux alliages high-tech, qui nécessitent souvent des métaux relativement rares et disponibles en quantités limitées. Si l’expérience LignoSat est un succès, il s’agira d’une belle avancée à ce niveau.
L’autre avantage concerne la fin de vie des satellites. Une fois hors services, la plupart de ces engins ne sont jamais rapatriés sur Terre. Ils errent sans but à quelques centaines de kilomètres de la surface jusqu’à ce que le déclin d’orbite les ramène vers l’atmosphère, où les débris brûlent avant de s’écraser au sol. Mais certains fragments peuvent aussi rester piégés en orbite pendant des années.
À terme, cela risque de rendre le problème de la pollution spatiale, qui devient déjà problématique en ce moment, encore plus difficile à gérer. Mais sur le papier, ce souci n’existerait tout simplement pas avec un satellite de ce genre. En théorie, un appareil de type LignoSat brûlerait entièrement dans l’atmosphère sans laisser de fragments derrière lui. Un avantage qui pourrait devenir de plus en plus séduisant au fil des années. D’ici là, il ne reste plus qu’à toucher du bois pour que les chercheurs japonais et la NASA atteignent leur objectif !
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