Heavy hitters

Des poids qui cognent fort

Des chercheurs de l’UNB testent les limites de matériaux de protection contre les lourds impacts
19 mars 2013

John Spray tente de trouver un moyen de mieux protéger les soldats contre les bombes en bordure de route, d’éviter que les astronautes ne soient heurtés par des débris spatiaux et les avions, endommagés par des impacts d’oiseaux. La solution pourrait être littéralement hors de ce monde.

Directeur du Planetary and Space Science Centre de l’Université du Nouveau-Brunswick (UNB), John Spray est déterminé à mettre à profit les connaissances géologiques qu’il a acquises, au cours des 30 dernières années, en étudiant des cratères naturels en vue de confectionner de nouvelles armures.

À partir d’un entrepôt situé dans les bois, à la frontière de Fredericton, le chercheur et une équipe d’ingénieurs utilisent leurs connaissances de la science planétaire et des impacts de météorite pour étudier la résistance de matériaux à la déformation lorsqu’ils sont frappés par de petits objets lancés à une vitesse semblable à celle de météorites qui tombent du ciel. « Certaines des recherches que nous menons pour l’armée sont confidentielles pour des raisons évidentes », indique John Spray qui se trouve dans l’entrepôt qui héberge deux ʺcanonsʺ à gaz comprimés capables de tirer des projectiles à une vitesse pouvant atteindre 28 800 kilomètres à l’heure.

Le plus long de ces canons, qui mesure 23 mètres, est financé par la Fondation canadienne par l’innovation (FCI). Il est équipé d’un appareil photo de 600 000 dollars, qui capte la trajectoire des projectiles et leur impact, en prenant de multiples clichés en un clin d’œil. Ces images montrent un petit objet rond métallique au moment où il frappe une surface en métal, en plastique, en céramique, voire en tissu. L’équipe examine ensuite de quelle manière le matériel a résisté au choc ou a peut-être même changé de composition, en vue de concevoir des matériaux ultra performants.



Tirant des projectiles grâce à deux énormes « canons »
(l’un figurant ci-dessus) à une vitesse pouvant atteindre
28 800 kilomètres à l’heure, John Spray (à gauche) et son
équipe de l’Université du Nouveau-Brunswick testent des
matériaux pour mieux protéger les soldats contre les bombes
en bordure de route, d’éviter que les astronautes ne soient
heurtés par des débris spatiaux et les avions, endommagés par
des impacts d’oiseaux.

Mention de source : Rob Blanchard, Université du
Nouveau-Brunswick

Diriger la seule installation en son genre au pays présente des défis particuliers. En effet, John Spray, titulaire d’une chaire de recherche du Canada sur les matériaux planétaires au département des sciences de la terre de l’UNB, et ses collègues doivent inventer des techniques pour réaliser leurs expériences et ont même conçu leur propre superordinateur. « Il n’existe pas de manuel intitulé Le tir de canon à gaz léger pour les nuls, ironise le chercheur. Nous pouvons nous compter chanceux d’avoir le financement nécessaire pour exercer notre métier. »

Les travaux de John Spray ont également suscité l’intérêt du secteur privé. En 2008, le géant américain de l’aérospatiale Lockheed Martin a annoncé un investissement de 4 millions de dollars pour aider le laboratoire à ouvrir ses portes. Or, Lockheed Martin n’est pas la seule entreprise importante mêlée à ce projet – depuis 5 ans, la société canadienne Bombardier collabore aussi avec le laboratoire à une gamme de projets.

« Ces occasions devraient se multiplier, affirme Scott Goobie, vice-président de l’ingénierie chez Bombardier, à Toronto. M. Spray et son équipe sont sans égal dans ce domaine d’expertise. »

John Spray estime que d’ici 3 à 5 ans il aura conçu de nouveaux matériaux offrant un très haut degré de protection. Malgré tout, il est habité par un sentiment d’urgence, car les engins explosifs improvisés utilisés pendant les conflits fauchent encore de trop nombreuses vies de soldats canadiens et de pays alliés. Son objectif consiste donc à créer de meilleures armures non seulement pour les véhicules militaires mais également pour les soldats eux-mêmes qui doivent revêtir, pour l’instant, une veste de protection lourde et rigide.

Le chercheur espère également apporter son concours à l’industrie aérospatiale en trouvant une solution aux problèmes causés par les oiseaux happés par les moteurs d’avion. Les fabricants doivent déjà démontrer que leurs avions sont en mesure de résister aux impacts d’oiseaux, mais M. Spray souligne qu’ils doivent souvent renforcer à l’excès les dispositifs de sécurité, comme le bord d’attaque de l’aile, afin de les protéger contre ces impacts. Le chercheur tente donc de trouver un matériel plus léger et plus résistant qui aurait le même effet.

Les débris spatiaux en orbite autour de la Terre menacent les systèmes à satellites qui valent des millions de dollars. Même un minuscule fragment de fusée ou d’un autre débris peut détruire ce qui se trouve sur son passage étant donné la vitesse à laquelle il se déplace en orbite. « C’est un grave problème, car nous utilisons maintenant l’espace pour répondre aux besoins de notre société moderne, affirme M. Spray. L’espace planétaire est aujourd’hui partie intégrante du paysage de notre société. »

John Spray a aussi à l’œil la Station spatiale internationale. Il cherche des moyens de renforcer son placage de protection qui doit tenir le coup jusqu’en 2025, moment où la station devrait être ramenée sur Terre.

John Spray entrevoit également une autre utilité à son travail lorsque la station spatiale devra être modernisée. En effet, le type de blindage qui entre dans la confection des combinaisons spatiales n’est pas assez résistant pour protéger les astronautes qui travaillent à l’extérieur de la station pendant de longues périodes. « Plus on reste longtemps dans l’espace, plus on risque de se faire frapper, affirme le chercheur. C’est une question de
probabilité. »

Un fragment de la taille d’une miette de pain filant dans l’espace à une vitesse pouvant atteindre 43 000 kilomètres à l’heure pourrait tuer un astronaute, soutient le chercheur. « La combinaison est peut-être capable d’arrêter un grain de sable, mais pas davantage. Les personnes et les infrastructures qui sont en orbite dans l’espace ont besoin de matériaux de protection à la fois plus robustes et plus légers. »