Micrométéoroi͏̈des et débris orbitaux observés en orbite basse terrestre

par Lucinda Berthoud

Thèse de doctorat en Physique spatiale

Sous la direction de Jean-Claude Mandeville.

Soutenue en 1993

à École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007) .

mots clés

• Satelitte
• Météoroïde
• Météorite
• Poussière cosmique
• Débris spatiaux
• Dégradation par impact
• Impact hypervitesse
• Cratère
• Météorites
• Satellites artificiels -- Environnement
• Orbites

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 meteoroïdes 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.

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