Des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), relevant du département de l'Énergie des États-Unis, ont mis au point une technique permettant d'observer en temps réel la dégradation des boucliers thermiques des engins spatiaux sous l'effet de températures extrêmes. Publiée dans la revue npj Materials Degradation, l'étude a utilisé une méthode appelée micro-tomographie aux rayons X in situ (micro-CT) pour réaliser des images 3D en accéléré des matériaux des boucliers thermiques pendant leur ablation. L'ablation est un processus au cours duquel les matériaux se dégradent ou brûlent pour protéger l'engin spatial et son équipage lors de la rentrée dans l'atmosphère terrestre. Les recherches ont simulé les conditions intenses de la rentrée atmosphérique en chauffant des échantillons jusqu'à des températures atteignant 1 652 degrés Fahrenheit (900 degrés Celsius). L'étude s'est concentrée sur deux types de matériaux utilisés pour les boucliers thermiques des backshells des engins spatiaux : le SLA-220 et le SLA-561V. Ces matériaux, de compositions différentes, sont employés dans des parties distinctes des engins spatiaux. Le SLA-561V intègre du liège en tant que charge structurelle, qui se décompose sous l'effet de la chaleur, laissant derrière lui des espaces ouverts. Le SLA-220, quant à lui, utilise une matrice de silicone similaire à du caoutchouc qui forme un réseau dense de canaux interconnectés lorsqu'il est exposé à des températures élevées. Ces différences structurelles influencent la performance de chaque matériau en tant que bouclier thermique lors de la rentrée. Pour capturer à la fois des vues d'ensemble des échantillons et les modifications microscopiques détaillées, les chercheurs ont eu recours à une technique de super-résolution basée sur l'IA, alimentée par des réseaux antagonistes génératifs. Cette méthode leur a permis d'améliorer l'ensemble de la séquence d'images prises pendant l'expérience, aboutissant à un enregistrement haute résolution des transformations subies par chaque matériau au cours du processus de chauffage. Les résultats fournissent des mesures directes de la manière dont les matériaux des boucliers thermiques se modifient à l'échelle microscopique sous les conditions thermiques extrêmes de la rentrée atmosphérique. Ces informations contribuent à améliorer les modèles utilisés pour prédire le comportement des matériaux, essentiel pour garantir la sécurité et la fiabilité des futures missions spatiales habitées, comme les programmes Artemis de la NASA et les missions d'entrée sur Mars. La recherche souligne l'importance de comprendre les modifications structurelles internes qui surviennent pendant l'ablation, un défi qui a jusqu'à présent limité la capacité à analyser pleinement les performances des boucliers thermiques.