Offres

8 janv. 2020

Offre de stage Master 2 Février-Juillet 2020


Contexte

Les réglementations récentes telles que celle de la France «Loi relative aux Opérations Spatiales» imposent d’atteindre un environnement spatial sûr et sécurisé et ceci est une exigence pour toutes les activités spatiales actuelles et futures. A partir de 2021, tout satellite lancé par la France devra en fin de vie ne plus contenir de carburant et être détruit par une rentrée atmosphérique contrôlée. Les analyses effectuées par l'ESA et la NASA indiquent que le seul moyen de préserver l'environnement orbital à un niveau sûr pour les opérations spatiales sera possible en réalisant à la fois l'enlèvement des débris actifs et de procéder par désorbitation ou ré-orbitation pour les systèmes spatiaux futurs en fin de vie.

Objectif

La nécessité de désorbiter les satellites LEO en fin de vie par leur rentrée dans les couches denses de l’atmosphère induit des exigences d’absence de retombées des débris générés lors de la combustion du véhicule spatial pendant la phase de rentrée. L’étude de l’oxydation et la connaissance de l'émissivité des matériaux, issus de la destruction des satellites susceptibles de retomber sur Terre, dans le domaine des hautes températures en deçà de la fusion, sont nécessaires pour alimenter les bases de données utilisées dans les codes de certification tels que le code DEBRISK du CNES.

Des études préliminaires au laboratoire ont permis d’obtenir des lois d’oxydation sous plasma d’air de matériaux utilisés dans les satellites et qui sont les plus difficiles à détruire tels que les alliages TA6V, Inconel 718, SS 316 L et 304L, Invar 36… Ces matériaux fournis par l’industrie étaient des matériaux élaborés par des méthodes classiques de métallurgie.

On propose dans ce stage de comparer ces matériaux, sur le plan de l’oxydation et des mesures d’émissivité à haute température, à des matériaux élaborés par impression 3D (Additive Manufacturing).

Il s’agira donc d'étudier l'oxydation sous plasma d’air et les propriétés thermo-radiatives de différents matériaux à haute température, et en particulier le TA6V et l’Invar 36.

L'étude sera organisée de la façon suivante :

  • Approvisionnement et préparation des échantillons des alliages (TA6V, Invar 36) non oxydés, carrés 15 mm x 15 mm et de diamètre 25 mm, épaisseur 1.5-2 mm avec un état de surface correspondant à l’utilisation sur satellite, et éventuellement étude de l’effet de la rugosité de surface
  • Oxydation in situ en conditions plasma (réacteur MESOX) pour différentes conditions de pression totale d’air et de température ; mesure de la variation de masse avant et après essai
  • Proposition de lois de comportement en oxydation
  • Mesure de l’émissivité spectrale normale des échantillons – non oxydés et oxydés – à haute température
  • Caractérisation microstructurale des échantillons avant et après essai par des techniques telles que MEB, EDX, DRX, XPS, profilométrie 3D… afin de connaître parfaitement l’état de surface du matériau – nature chimique des oxydes formés – à corréler aux résultats obtenus sur l’émissivité, notamment la nature des oxydes peut être différente en conditions plasma ou en atmosphère standard.
  • Analyses et synthèse des résultats, rédaction de rapports.

Profil candidat : Elève-ingénieur 5ème année ou Master 2 avec compétences en matériau, thermique

Lieu : PROMES-CNRS Odeillo, équipe MHTCS

Gratification : environ 570 €/mois

Candidature : Envoyer CV et LM à marianne.balatarobasepromes.cnrs.fr