Comment exploiter les études aérothermodynamique effectuées dans les installations de test au sol pour un espace plus propre?

Enrico Anfuso, chercheur à la VUB et à l’institut von Karman, mène des recherches sur les souffleries à plasma qui imitent les phénomènes hypersoniques subis par les débris spatiaux lors de leur entrée dans l’atmosphère. Les recherches d’Enrico visent à réduire l’écart entre les essais en vol et au sol.

Professeur Aurélie Bellemans, VUB (aurelie.bellemans@vub.be)

Professeur Olivier Chazot, von Karman Institute (chazot@vki.ac.be)

Doctorant Enrico Anfuso,  VUB – von Karman Institute (enrico.anfuso@vki.ac.be) (Boursier Frank De Winne – FWO)

Mechanical engineering (MECH) / FLOW (thermo and fluid dynamics)

Ingenieurswetenschappen

Les débris spatiaux sont définis comme tous les objets artificiels en orbite terrestre qui ne sont plus fonctionnels. La grande quantité de débris spatiaux pourrait constituer une menace pour les satellites actifs. Comme l’une des solutions possibles, l’agence spatiale Européenne (ESA) a recommandé que les débris spatiaux soient brûlés dans l’atmosphère. La conception de cette destruction dans l’atmosphère est réalisée dans une soufflerie à plasma à l’Institut von Karman. Le Plasmatron est une installation à haute enthalpie dans laquelle un jet de plasma est généré dans une chambre d’essai maintenue à une pression sub-atmosphérique (entre 5 et 350 mbar). Le plasma est généré en chauffant un gaz (argon, N2, CO2, air ou tout autre mélange gazeux) à des températures allant jusqu’à environ 10,000 degrés. Notre connaissance des phénomènes physico-chimiques liés à la rentrée atmosphérique est encore assez limitée, et les conditions de test doivent être mieux traitées pour une meilleure extrapolation vol-sol. Une compréhension plus approfondie du phénomène est fondamentale dans une perspective globale d’un espace plus propre.

Des études antérieures ont souligné que les mécanismes physico-chimiques modélisant le déséquilibre chimique du débit, et les caractéristiques d’instabilité du jet peuvent considérablement influencent les conditions de test, mais elles sont généralement ignorées. Dans ce projet, nous allons étudier ces modèles en partant d’une analyse de quantification d’incertitude robuste basée sur une analyse Bayésienne. Les fluctuations du plasma seront étudiées à travers une campagne expérimentale réalisée dans le Plasmatron. Le couplage entre l’instabilité du jet plasma et les mécanismes physico-chimiques seront étudiés à travers le développement de nouvelles méthodes utilisant des techniques de classification automatique type « machine-learning » pour étudier l’impact sur les conditions d’essai. Les résultats seront extrapolés au vol et vérifiés à l’aide de codes numériques de haute fidélité et validés avec des données de vol réelles.

Nous collaborons avec Antwerp Space pour la validation de nos outils Machine Learning sur leurs applications en orbit.

Plus d’informations :

Nous avons obtenu une bourse « Frank De Winne » pour le financement du doctorat d’Enrico Anfuso. C’est la première bourse pre-doc pour la recherche spatiale en Flandre. 5 bourses ont été attribuées en décembre 2021.

https://www.knack.be/nieuws/belgie/eerste-frank-de-winne-mandaten-voor-ruimtevaart-toegekend/article-belga-1807945.html?cookie_check=1642170857

https://www.fwo.be/en/news/announcements/frank-de-winne-phd-fellowships/

https://press.vub.ac.be/research-on-extraterrestrial-life-and-protection-against-extreme-heat-during-space-travel

 

Cursus menant à ce type de recherches :

Etudes à l’Ecole Polytechniques de Bruxelles – Ingénieur en électromécanique – BRUFACE (aeronautics)