Tubes à gaz pulsé (Pulse Tube)

Cette technologie multiplie les atouts pour les applications spatiales

La technologie des tubes à gaz pulsé (pulse tubes en anglais) multiplie les atouts pour les applications spatiales : observation de la Terre, météorologie, etc. Comme leur mécanisme ne comporte aucune pièce mobile dans leur partie froide, les pulse tubes sont extrêmement fiables, présentant une durée de vie allongée, sans générer de vibrations et pour un coût réduit.

Ces refroidisseurs produisent du froid entre 10K et 40K pour le Heat intercepted Pulse Tube Cryocooler (HiPTC) et 50K - 120K pour le Large Pulse Tube Cryocooler (LPTC). La technologie Pulse Tube Cryocooler repose sur une variation du cycle de Stirling où le déplaceur correspond maintenant à une masse de gaz déphasée passivement. Ce cycle assure la production du froid en un point bien précis du système. Concrètement, le système est constitué d’un oscillateur de pression équilibré et d’un doigt froid à tube pulsé coaxial. Le tout est mis en œuvre par une électronique déportée.

Quelques bénéfices-clés

  • Une facilité d’intégration ǀ le niveau de vibration réduit et la robustesse du doigt froid facilitent l'intégration du système au plus proche de l'application à refroidir.
  • Une fiabilité accrue et une durée de vie allongée ǀ cet équipement exploite en effet un doigt froid complètement passif et les pistons du compresseurs sont supportés par des paliers flexibles supprimant tout contact avec les chemises.
  • Un coût réduit ǀ la simplicité du doigt froid, l’absence de pièces mobiles et de motorisation réduisent la complexité de l’électronique de pilotage et contribuent à diminuer l’impact système et donc les coûts.
  • Un niveau de vibrations compatible avec les applications spatiales ǀ le niveau de vibrations remarquablement bas rend compatible ces machines avec les très strictes spécifications des détecteurs optiques.
  • Une réponse à des normes exigeantes | les standards spatiaux ECCS ESA.​​​​​

485mW @ 15K de puissance froide pour les refroidisseurs HiPTC

3W @ 50K de puissance froide pour les refroidisseurs LPTC

10 à 120K de température au bout froid

+ de 20 ans de durée de vie (stockage + opération) sans maintenance

Principales caractéristiques techniques

LPTC Large Pulse Tube Cooler
  • Masse 7.3kg (sans élec.)
  • Puissance froide 3W à 50K / 5.5W à 70K
  • Puissance électrique 160W.
HiPTC Heat Intercepted Pulse Tube Cooler
  • Masse 22kg (sans élec.)
  • Puissance froide 400mW à 15K / 5.2W à 100K
  • Puissance électrique 300W

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Solid references

  • Air Liquide a été choisi par Thales Alenia Space pour fournir des solutions intégrées autour de 50-60K aux Cool Focal Plane Arrays dans le cadre du programme Meteosat Third Generation (MTG).
  • Le refroidisseur Air Liquide LPTC a également été sélectionné par Thales Alenia Space pour l'un de ses autres programmes.
  • Airbus Defense and Space et le CNES ont choisi le tube à gaz pulsé LPTC d'Air Liquide advanced Technologies pour gérer le refroidissement de la nouvelle génération d'Interféromètre atmosphérique de sondage dans l'infrarouge (IASI-NG).

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