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Fait marquant | Cryogénie

Avancée clef dans le développement d'une chaîne cryogénique sans bain d'hélium pour les missions spatiales


Un petit cryo-réfrigérateur destiné aux applications spatiales a atteint, pour la première fois dans notre laboratoire, des températures inférieures à 4,2K (température de l'hélium liquide). Cette performance est la meilleure mondiale avec de l'hélium 4 et des améliorations sont encore attendues avec de l'hélium 3.

Publié le 10 juin 2014
Un des éléments clefs de ce cryo-réfrigérateur est le milieu poreux, appelé régénérateur, qui emmagasine l'énergie du gaz de cycle. Afin d'augmenter cette capacité de stockage, nous avons développé de nouvelles structures présentant des anomalies de chaleur spécifique dans la gamme 4K - 20K (Figure) et nous les avons disposées dans le régénérateur. En partant de 20K, une température minimum proche de 3,8K a été obtenue et notre système est capable de produire 15mW à 4,5K.

Cette nouvelle brique technologique sera incorporée dans un système complet et pourra être connectée à des refroidisseurs sub-Kevin déjà existants afin de proposer de nouveaux concepts de mission spatiale sans bain d'hélium (un bain d'hélium est consommé jour après jour ; lorsqu'il est vide, la mission s'achève, comme cela fut le cas pour la mission Herschel) pour des missions d'astrophysique à longue durée de vie comme la mission Athena (Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics) de l'Agence Spatiale Européenne.

Dans le cadre du développement des structures présentant des anomalies de chaleur spécifique pour le régénérateur, un important support a été fourni par Gérard Lapertot (SPSMS/Imapec), Stéphanie Pouget (SGX), Christophe Marin (SPSMS/Imapec) et Daniel Braithwaite (SPSMS/Imapec).


Ratio de chaleur spécifique des structures développées.

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