L'utilisation de dispositifs de surveillance de la température et de méthodes de refroidissement, telles que le flux d'air forcé, constitue une forme de contrôle thermique. Plusieurs modules et stations lancés par la NASA sont équipés de contrôles thermiques de pointe, mais vous êtes‑vous déjà demandé pourquoi ils sont essentiels pour la Station spatiale internationale ?

Sans contrôles thermiques, la température de la Station spatiale internationale monterait à 250 degrés Fahrenheit au soleil et chuterait à moins 250 degrés Fahrenheit à l'ombre.

Quelle est l'importance d'avoir des contrôles thermiques sur la Station spatiale internationale ?

Les systèmes de contrôle thermique de la Station spatiale internationale (ISS) équilibrent le froid glacial de l'espace et la chaleur brûlante du Soleil dans un nouveau monde étrange où l'air chaud ne monte pas et la chaleur ne conduit pas.

Sans contrôles thermiques, la température du côté de la Station spatiale en orbite exposé au Soleil atteindrait 250 degrés Fahrenheit ou 121 degrés Celsius. En comparaison, les thermomètres du côté sombre chuteraient à moins 250 degrés Fahrenheit ou -157 degrés Celsius. 

Heureusement pour l'équipage et tout le matériel de la Station, l'ISS a été conçue et construite avec un équilibre thermique. Elle est équipée d'un système de contrôle thermique qui maintient les astronautes au frais et à l'aise dans leur maison en orbite. (Source : NASA)

Qu'est‑ce que l'isolation multicouche (MLI) ?

L'isolation est la première considération de conception pour le contrôle thermique, car elle retient la chaleur pour le réchauffement et la laisse sortir pour le refroidissement. La chaleur environnementale se transmet dans l'air sur Terre principalement par conduction, c'est‑à‑dire les collisions entre les molécules d'air individuelles. En revanche, la convection est la circulation ou le mouvement en masse de l'air.

C'est pourquoi vous pouvez essentiellement isoler votre maison en utilisant l'air piégé à l'intérieur de votre isolation. L'air est un mauvais conducteur de chaleur, et les fibres de l'isolation domestique qui retiennent l'air réduisent également la convection. Dans l'espace, il n'y a pas d'air pour la conduction ou la convection.

Andrew Hong, ingénieur et spécialiste du contrôle thermique au Johnson Space Center de la NASA

L'environnement dans l'espace est dominé par le rayonnement. Les objets se réchauffent en absorbant la lumière du soleil et se refroidissent en émettant de l'énergie infrarouge, invisible à l'œil nu.

En conséquence, l'isolation de la Station spatiale internationale ne ressemble pas au tapis duveteux de fibres roses que l'on trouve dans la plupart des maisons sur Terre. Au lieu de cela, l'isolation de la Station est une couverture hautement réfléchissante faite de Mylar et de dacron, appelée isolation multicouche (ou MLI).

Le Mylar est aluminisé afin que le rayonnement thermique solaire ne puisse pas le traverser. Des couches de tissu dacron maintiennent les feuilles de Mylar séparées, ce qui empêche la conduction de chaleur entre les couches. Cela garantit que le rayonnement sera le mode de transfert de chaleur le plus dominant à travers la couverture. Les fenêtres constituent une fuite de chaleur considérable, mais les astronautes en ont besoin pour l'ergonomie et aussi pour leurs recherches. C'est quelque chose autour duquel nous devons concevoir.

Andrew Hong, ingénieur et spécialiste du contrôle thermique au Johnson Space Center de la NASA

À l'exception de ses fenêtres, la majeure partie de la Station spatiale internationale est protégée des radiations par le MLI. L'isolation MLI a un double objectif : elle empêche le rayonnement solaire d'entrer tout en empêchant le froid rigoureux de l'espace de pénétrer la coque métallique de la station.

Elle fonctionne si bien que la ISS présente aux ingénieurs un nouveau défi thermique : gérer des températures internes qui augmentent constamment à l'intérieur de ce laboratoire en orbite super isolé, rempli de divers instruments produisant de la chaleur.
L'énergie solaire est utilisée pour alimenter l'avionique, l'électronique et d'autres systèmes de la ISS. Tous génèrent de la chaleur, et il faut faire quelque chose pour éliminer l'excès. Les échangeurs de chaleur sont la solution la plus basique. Le système de contrôle thermique actif, ou ATCS en abrégé, a été conçu pour évacuer la chaleur du vaisseau spatial. (Source: NASA)