Elon Musk sur une photo d’archive
Dans une conversation enregistrée entre Adam Burrows, professeur d’astrophysique à Princeton, et Elon Musk, le premier s’étonne de l’utilisation de l’acier inoxydable dans le Starship de SpaceX. Au lieu d’utiliser des matériaux « plus aérospatiaux » comme les composites de fibres de carbone ou les alliages aluminium-lithium, l’industrie spatiale privée révolutionnaire se tourne vers le bon vieil acier inoxydable, celui-là même qui sert à fabriquer les casseroles.
Cette conversation, reproduite sur le réseau social X, est redevenue virale, avec plus de 25 millions de vues au moment où j’écris cet article.
L’explication d’Elon Musk sur l’utilisation de l’acier inoxydable pour les réservoirs d’oxygène des tout nouveaux vaisseaux spatiaux de SpaceX n’est pas bâclée. Un matériau « à vie » comme l’acier, qui était déjà complètement mode Lorsqu’elle a été utilisée comme exemple de technologie avancée dans le Chrisler Building de New York au début du XXe siècle, elle était peut-être meilleure que la fibre de carbone ultramoderne ou le célèbre aluminium aérospatial.
Bien que l’acier inoxydable utilisé par le Starship de SpaceX soit breveté et protégé, il ressemble extrêmement à l’acier inoxydable domestique conventionnel, que l’on trouve partout.
L’ensemble de fusée Starship
Quand Elon Musk et Space. La loupe a dû être placée, comme cela s’est produit à de nombreuses reprises, sur les matériaux.
Le Starship a été conçu comme une combinaison de fusée et de vaisseau de forme cylindrique. Son objectif est d’être un système de transport entièrement réutilisable pour transporter l’équipage et les marchandises vers l’orbite terrestre, la Lune ou Mars. Il s’agit probablement du lanceur le plus puissant jamais développé au monde, capable de transporter jusqu’à 150 tonnes métriques entièrement réutilisables et 250 tonnes métriques consommables.
Le casque en acier inoxydable brillant
Les navettes de la NASA ressemblent et sont conçues comme des avions et nécessitent des réservoirs de carburant externes. Cependant, Starship a l’apparence d’une seule fusée. Cette conception permet une meilleure optimisation, par exemple, du bouclier thermique (qui a été à l’origine de plus d’un accident de navette, dont celui de Columbia).
Mais, sans aucun doute, l’une des choses les plus frappantes du Starship est sa coque en acier inoxydable brillant. Comment est-il possible que l’acier inoxydable ait été choisi ? Il s’agit d’un alliage très lourd, contrairement à la fibre de carbone ou aux alliages aluminium-lithium extrêmement légers, que SpaceX utilise pour le Falcon 9, son lanceur.
S’il est vrai que les composites en fibre de carbone sont très légers et résistants, ils doivent être fabriqués dans des autoclaves (récipients sous pression) sur une préforme ou un moule tissé de nombreuses couches (entre 60 et 200). Une fois le matériau durci dans l’autoclave, sa surface doit être modifiée et peinte pour garantir une étanchéité complète, sans pores ni bulles, ce qui est difficile.
Étant donné que le Starship mesure neuf mètres de diamètre, il faudrait d’énormes autoclaves pour le fabriquer avec des fibres composites, car l’option de différents modules est encore plus complexe d’un point de vue technologique.
Cependant, l’acier inoxydable peut se déformer à froid, ce qui garantit l’absence de défauts microstructuraux. De plus, il peut être soudé avec une certaine facilité et peut être superficiellement poli, lui donnant un aspect brillant, il n’est donc pas nécessaire de le peindre. L’aluminium peut rivaliser avec l’acier en termes de facilité de fabrication, mais il ne se soude pas aussi facilement.
Résiste aux températures cryogéniques
Les matériaux d’un réservoir d’oxygène de fusée doivent résister aux gaz sous pression à des températures cryogéniques – des températures inférieures à -150 °C – et il ne peut y avoir de fuite. Ceci n’est assuré que par l’acier inoxydable.
De plus, la fibre de carbone et l’aluminium sont fragiles à des températures aussi basses, tandis que l’acier inoxydable austénitique se comporte très bien de ces températures aux températures très élevées générées lors de la rentrée sur Terre, à une époque où la concurrence (fibre de carbone et aluminium) subit un choc. beaucoup, malgré le bouclier thermique. L’aluminium risque de fondre et les composés de se dégrader. L’acier inoxydable ne le remarque même pas.
En termes de poids, il est vrai que l’acier inoxydable quadruple la densité des composites en fibre de carbone et triple celle de l’aluminium-lithium. Mais, en raison du rapport entre résistance et poids, le même résultat est obtenu avec de l’acier inoxydable de plus petites épaisseurs. Cela rend le poids global compétitif par rapport aux autres matériaux.
En rassemblant les avantages et les inconvénients, il s’avère que le vieil acier inoxydable est plus fiable, plus étanche, rivalise en poids et en résistance, et est également imbattable aux pressions et températures typiques des voyages spatiaux. Mais, pour aggraver les choses, fabriquer de l’acier inoxydable est en réalité quelque chose de simple et bon marché.
Le prix de l’acier
Fabriquer un kilo de composites en fibre de carbone coûte 118 €/kg. Un kilo d’alliage aluminium-lithium, 36 €/kg. Un kilo d’acier inoxydable série 300 (austénitique), environ 3,6 €/kg.
Mais est-ce un acier spécial qui emmènera les humains dans l’espace ?
Dans son entretien avec Adam Burrows, Elon Musk répond qu’ils ont commencé à tester des aciers normaux du marché, la série 300, ainsi que des aciers austénitiques, comme le 301 et le 304 (ce dernier est l’acier inoxydable le plus utilisé). Enfin, il a fallu ajouter une « petite touche » (qui fait monter le coût un peu au-dessus de ces 3,6 €/kg). Ils l’ont breveté sous forme d’acier 30x (également utilisé dans la Tesla).
Personnellement, j’ai le sentiment que c’est comme le secret des chefs lorsqu’ils ajoutent « cet ingrédient spécial » qui ajoute un peu de saveur, mais ne change pas substantiellement le produit. Allez, la touche innovante sur le matériau pour pouvoir le breveter.
La fibre de carbone et l’aluminium-lithium, notamment dans le monde aérospatial, sont les paris d’une industrie en renouvellement. Mais l’acier inoxydable, cet acier utilisé dans les balustrades des promenades, dans les bâtiments, dans les stades de football ou dans les composants mécaniques d’industries plus vulgaires que l’aérospatiale, s’avère être bon, beau et bon marché également pour les vaisseaux spatiaux avec lesquels nous, les humains, volerons haut. au-dessus de notre planète.
En ingénierie avancée, un matériau ordinaire bien sélectionné peut remplir la meilleure fonction. Le plus complexe n’est pas toujours le meilleur.
