Des innovations technologiques avec le télescope Herschel: le miroir

Avec le télescope Herschel, qui sera lancé par l'ESA en 2009, le carbure de silicium est utilisé pour la première fois sur des pièces massives de grandes dimensions assemblées sur des longueurs de 1,5 m. Une première notamment permise par l'utilisation de brasures BraSiC®, mises au point par le CEA/DTEN et exploitées sous licence par Astrium France (Toulouse) et Boostec (Tarbes) : aussi performantes que le matériau lui-même, elles assurent aux 12 segments assemblés des caractéristiques équivalentes à celles qu'aurait eues une pièce monolithique ! Prenez un miroir primaire de télescope en carbure de silicium (SiC) massif, segmentez-le en 12 parties égales, assemblez ces segments avec des brasures BraSiC® : vous obtiendrez une pièce aussi rigide que le miroir fait d'une seule pièce... A ceci près qu'aucun industriel n'est capable de réaliser d'un seul tenant un miroir en SiC de 3,50 mètres de diamètre : le principal atout conféré par la brasure du CEA est de donner à un assemblage de grande taille (chaque pièce fait aussi 50 cm de hauteur) des propriétés mécaniques et de stabilité quasi identiques au monolithique ! "C'est ce critère qui nous a fait choisir BraSiC®, plutôt que les autres solutions, explique Didier Castel, d'Astrium. La technologie a fait ses preuves en 1999 sur le miroir de démonstration d'1,35 m en neuf segments. C'est ce démonstrateur et la réalisation d'un premier segment du miroir d'Herschel qui nous ont permis d'être sélectionnés par l'ESA. Notre objectif est maintenant de fabriquer le miroir complet, ainsi qu'un exemplaire de rechange, pour la mi-2003". Le CEA est associé à cette aventure, puisqu'il réalise depuis l'année dernière le transfert de BraSiC® à Boostec, sous-traitant d'Astrium spécialisé dans les pièces en SiC. Après les essais mécaniques fin 2001, un verrou technologique important a été levé avec le brasage de pièces sur 50 cm de hauteur : un procédé original a été validé à cette occasion. Cet été, l'attention s'est portée sur l'industrialisation de la fabrication de la brasure, avec la mise au point d'un mode de fabrication plus compétitif. L'enjeu était de taille, puisque le procédé nécessite au total 2 kg de brasure ! Cet automne, les lots de brasure seront fabriqués. Astrium et Boostec ont également développé des procédés de débrasage permettant de sécuriser le projet : il est possible (même si c'est peu souhaitable) de revenir à l'étape avant brasage sans perte des pièces primaires. Herschel fera franchir un cap important à la technologie BraSiC®, sur laquelle le CEA travaille depuis dix ans. Une gamme de 15 brasures a été développée. Plusieurs projets européens sont en cours autour d'une nouvelle génération d'échangeurs de chaleur en SiC, résistant à des gaz corrosifs à 1200°C. D'autres développements portent sur des moteurs aéronautiques en composites à matrice céramique, et sur le nucléaire. L'intervention se limite rarement à la brasure seule : "il s'agit toujours d'optimiser un couple brasure-pièce, précise Valérie Chaumat, du CEA. Nous aidons l'industriel à concevoir une forme de pièce adaptée, et nous améliorons notre technologie si nécessaire". Exemple récent : des joints BraSiC® de deux millimètres d'épaisseur (contre 100 microns d'habitude), étanches et exempts de toute porosité, ont été validés pour les besoins d'une application.

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