Les étudiants TU voyagent en Suède pour tester leur expérience spatiale

Une partie de l'équipe désormais plus grande de WOBBLE2. Ligne du haut de gauche à droite : Jonas Engler (Informatique), Robin Nitschke (Aéronautique et astronautique), Felix Oesterle (Transport), Matteo Grube (Aéronautique et astronautique), Benedict Grefen (Chercheur en astronautique). Ligne du bas de gauche à droite : Aurel Gröbel (Génie civil et Transport) et Franz Schneider (Aéronautique et astronautique). Les cinq personnes au centre (Robin, Felix, Matteo, Aurel et Franz) voyagent ensemble avec Nima Mirrafati (Transport, non visible sur la photo) vers Kiruna.

Dans le cadre du programme européen REXUS (Rocket Experiments for University Students), six étudiants de la TU Berlin voleront du 5 au 9 février 2024 pour une formation et des tests au centre spatial d'Esrange, près de la ville suédoise de Kiruna. Une équipe de l'association spatiale « BEARS e.V. » (Berlin Experimental Astronautics Research Student Team) à la TU Berlin a réussi à postuler avec succès au programme REXUS. Ce programme spatial étudiant est soutenu par le Centre allemand pour l'aéronautique et l'espace (DLR) et l'agence spatiale suédoise SNSA. Après la formation à Kiruna, l'équipe doit dans l'année créer une version opérationnelle de sa expérience. Il s'agit de nouveaux réservoirs de carburant pour fusées, fabriqués à l'aide de l'impression 3D. Au total, neuf équipes lanceront leurs expériences début 2025 dans le nord de la Suède avec deux fusées de recherche en altitude en direction de l'espace, pour effectuer des essais en apesanteur pendant environ trois minutes.

« Le secteur spatial est d'une part très innovant, mais d'autre part aussi très conservateur. Parce que tout coûte tellement cher, on a tendance à ne rien changer aux solutions qui fonctionnent », explique Matteo Grube, étudiant en master de génie aérospatial. Des projets étudiants abordables pourraient stimuler des innovations importantes pour le développement global de l'exploration spatiale. Comme dans le projet pour lequel l'équipe de la TU Berlin a postulé dans le cadre du programme REXUS : des réservoirs de carburant produits par impression 3D, qui simplifient la fabrication tout en permettant de nouveaux designs.

Le carburant en apesanteur doit être maîtrisé

Le carburant liquide dans le réservoir d'une fusée se comporte soudainement très différemment lorsqu'il entre en apesanteur, par rapport à son comportement sous l'effet de la gravité qui le tire vers la Terre. La flottabilité libre du liquide pourrait entraîner des problèmes pour le contrôle d'attitude des fusées et satellites, ainsi que pour le flux optimal du carburant vers le moteur de la fusée. « Jusqu'à présent, des plaques soudées ou des profils creux assurent cette gestion », explique Grube. Ces structures sont appelées « Propellant Management Devices » (PMD). « Nous voulons maintenant tester différentes nouvelles conceptions pour les PMD, qui ne peuvent être fabriquées qu'à l'aide de procédés de fabrication additive. » Il y a un peu plus de dix ans, l'impression 3D a été établie pour les métaux. Ici, un laser fond localement la poudre métallique pour créer n'importe quelle forme tridimensionnelle.

Six formes différentes pour les réservoirs de carburant seront testées

Depuis les premières rencontres en été 2023, l'équipe étudiante, qui a grandi à dix personnes, travaille non seulement sur les formes possibles pour les PMD, dont six différentes seront testées dans la fusée de recherche en altitude REXUS. « Nous recherchons des installations adaptées pour la fusion laser de métaux, en contact avec l'industrie ainsi qu'avec différentes universités », raconte Grube. De plus, l'environnement de test pour les modèles de réservoirs doit être élaboré. Six caméras observeront les réservoirs, qui seront simplement remplis d'eau mélangée à une substance fluorescente pour les essais. Pour pouvoir filmer le comportement de l'eau, la partie extérieure des réservoirs doit être en plexiglas.

Plan de tests rigoureux jusqu'au lancement en mars 2025 en Suède

« Nous sommes très heureux que tant d'étudiants de l'équipe puissent maintenant se rendre à la base de lancement « Esrange Space Center », où la fusée REXUS décollera dans un peu plus d'un an », déclare Benedict Grefen, du département de génie spatial de la TU Berlin, qui supervise l'équipe étudiante. « Nous sommes très reconnaissants à la société des amis de la TU Berlin, qui a permis à deux étudiants supplémentaires de faire ce voyage, en plus des quatre places prévues dans le cadre du programme REXUS. » Sur place, l'équipe découvrira les dispositifs de lancement et la fusée de recherche en altitude, et recevra des consignes de sécurité. Mais surtout, les étudiants présenteront leur concept expérimental à différents experts et recevront des retours précieux.

« Ensuite, un calendrier de tests strict sera mis en place jusqu'au lancement des fusées en mars ou avril 2025. Les étudiants devront passer d'autres revues, notamment au DLR à Oberpfaffenhofen et au Centre pour la technologie spatiale appliquée et la microgravité (ZARM) à Brême, ainsi que une ou deux revues dans nos locaux », explique Benedict Grefen. « Lors de ces revues, l'expérience sera examinée en détail pour garantir son bon fonctionnement lors du vol. »

Le équipe « WOBBLE2 » est pluridisciplinaire

Matteo Grube aborde cette période de stress avec sérénité, en plus de ses études. Il a été élu chef de l'équipe, qui porte l'acronyme « WOBBLE2 », signifiant « Weightless Observation of Fluid Behaviour with Berlin Liquid Guidance Experiment ». Le chiffre 2 indique que l'idée avec les nouveaux designs de réservoirs avait déjà presque été retenue dans un autre concours — à l'époque, un expérimentateur devait être choisi pour une mission spatiale que l'astronaute allemand Matthias Maurer emporterait dans l'espace. Grube est également convaincu que son équipe relèvera avec succès les défis à venir, car elle est très pluridisciplinaire. « En plus des ingénieurs en aéronautique et astronautique, nous avons des personnes en informatique, en génie mécanique et en génie civil », explique Matteo Grube. « Même un étudiant Erasmus en Norvège fait partie de l'équipe. »