BIRDY-T, opérations autonomes près d’un asteroïde

(rapport 2017)

BIRDY-T est une technologie de navigation pour les futurs CubeSats « deep-space ». Elle fusionne les projets BIRDY et QBDIM déjà soutenus par ESEP depuis 2014. Au sol, une prévision de trajectoire est calculée par un propagateur de trajectoire qui peut modéliser des champs gravitationnels complexes (expertise IMCCE). En vol, l’écart à cette prévision est estimé à mieux que 100 km en croisière interplanétaire. L’algorithme sera testé sur un banc de logiciel de vol LESIA. Le CubeSat doit calculer seul ses corrections de trajectoire pour suivre une stratégie de vol. Notre partenaire NCKU de Taïwan apportera sa solution de micro-propulsion PPT, et une thèse PSL est en cours pour l’adapter au besoin.

(Chûtes libres multiples au voisinage de Didymos : cas d’étude dans l’exemple de mission AIM 2022 / ESA)


L’objectif technologique initial est de réaliser un banc d’ingénierie complet nécessaire pour diverses applications : opérations à proximité d’un astéroïde, croisière, vol en formation, constellations. La géodésie planétaire est la première application visée, par sondage d’un astéroïde double reprenant ainsi l’idée de QBDIM. Le contexte de voyage Terre-Mars de BIRDY reste la référence du besoin de croisière.

L’équipe comprend l’IMCCE, le LESIA et nos partenaires NCKU et ODYSSEUS à Taiwan et continue d’impliquer de nombreux étudiants : au total 64 de L3 à PhD, ESEP a financé 8 stages longs et des déplacements, C²ERES a apporté l’environnement, le réseau et les experts.

Contact projet : Marco Agnan m.agnan @ odysseus.space

Estimations 2017-2018 : 1 à 2 modules projets longs (1-2 ans), 1 à 2 stages longs (4-6 mois) en système, orbitographie ou banc optique



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CIRCUS pour sonder l’atmosphère ionisée de la Terre

(rapport 2017)

CIRCUS est une mission d’exploration des couches E/F de l’ionosphère terrestre. Son objectif scientifique principal est de mesurer in-situ les paramètres locaux du plasma ionosphérique (densité et température des électrons) à haute cadence temporelle (quelques millisecondes), avec des objectifs principaux en météo de l’espace. Ces mesures seront accomplies en utilisant la méthode radio de spectroscopie du bruit quasi-thermique du plasma dans la gamme de fréquence 10kHz–20MHz.

Les mesures des spectres radio qui constituent le coeur de la mission seront réalisées à l’aide d’un récepteur de nouvelle génération (cf proposition AI ESEP 2017)). Le projet CIRCUS est donc doublé d’un important objectif technique : la mission permettra en effet d’expérimenter une architecture de spectromètres radio numérique. Celle-ci sera au centre des futures propositions instrumentales du LESIA dans les thématiques de la radio astronomie spatiale solaire et planétaire.

De plus, ce projet permettra d’éprouver les concepts et technologies destinés aux futurs interféromètres radio basses fréquences en plein essort (étude CNES NOIRE, projet néerlandais OLFAR, projet suédois FOAM, 3 projets NASA/SMex soumis en 2016).

Enfin, CIRCUS est une mission à vocation pédagogique importante. Le projet est pour l’instant principalement réalisé par des étudiants d’origines diverses (Observatoire de Paris, Université Pierre et Marie Curie, Télécom-ParisTech et autres partenaires potentiels) sous l’encadrement d’ingénieurs et scientifiques du LESIA, qui leur apportent l’expérience de l’instrumentation spatiale indispensable à la réussite de la mission.

Contact personne : Didier Tiphaine (chef de projet), didier.tiphene @ obspm.fr



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GPU4SPACE, qualification spatiale d’un GPU

(rapport 2016)

L’objectif principal du projet est d’évaluer le niveau de maturité de la technologie GPU pour des missions spatiales. L’évaluation doit porter sur les composants de base dans la conception de la mission et sur l’intérêt d’un accélérateur pour le traitement des données et leur interprétation.

Concernant le volet R&D du projet, axe principalement financé par ESEP, la qualification du composant pour l’environnement spatial, en particulier dans le cas des nano-satellites, est un aspect central. Il s’agit de valider le fonctionnement de GPU destinés à être embarqués dans des conditions similaires à celles subies en orbite. Des tests en cyclage thermique et d’exposition aux radiations sont menés, ainsi que des mesures de consommation électrique et du besoin en dissipation thermique. En parallèle, il faut identifier des missions cibles et construire un plan de tests qui y correspond en collaboration avec les équipes scientifiques ou techniques responsables des autres sous-système. Grâce au support ESEP, des premiers tests de qualification ont pu être effectués, notamment la validation du composant en cyclage thermique et des premiers tests en irradiation. La mise en place d’un premier processus de traitement des données (dit "pipeline") a pu commencer sur l’exemple opérationnel de "défloutage d’images" prises depuis l’orbite. Une étude des caractéristiques de ce pipeline, en terme de performance de calcul et de consommation d’énergie, est en cours.

Contact projet : damien.gratadour @ obspm.fr

Estimations 2016-2017 : 2 stages de 4-6 mois niveau M1-M2, modules projets longs (150-300h/étudiant, individuel ou équipe) envisageables sur candidatures



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METEORIX pour analyser la composition des météoroïdes

(rapport 2017)

L’atmosphère terrestre est un formidable détecteur de petits objets ou particules solides extraterrestres, appelées météoroïdes, qui s’échauffent et ionisent la haute atmosphère en produisant un météore. Le projet étudiant nanosatellite Meteorix a pour objectif d’observer et de détecter des météores afin de mesurer leur magnitude et d’estimer le flux de météoroïdes arrivant sur Terre. La détection des météores depuis l’espace est un atout essentiel pour s’affranchir des conditions météorologiques et pour couvrir une large zone du ciel. Ce projet de nanosatellite étudiant est développé à l’UPMC (CSE CurieSat) et bénéficie du soutien du CNES dans le cadre du programme JANUS. Les deux campus spatiaux CurieSat et C2ERES s’associent ici afin de mutualiser les ressources et de favoriser l’émergence de projets de nanosatellites étudiants. Les principaux laboratoires et structures impliqués dans le projet sont : l’IMCCE, le LIP6, le LATMOS, l’UFR de Physique, l’UFR d’ingénierie et l’UFR Terre, Environnement et Biodiversité de l’UPMC. ESEP permet le financement de stagiaires et le fonctionnement dans les phases initiales du projet. Dans cette phase et dans les phases suivantes, ESEP pourrait participer au financement de prototypes et à la mutualisation des moyens.

Contact personne : Dimitri Galayko, dimitri.galayko @ lip6.fr (chef de projet)



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NANOPOT, Tests pour la maîtrise du potentiel électrique d’un nanosatellite

(rapport 2015)

Le financement obtenu auprès d’ESEP a permis de réaliser une série de tests dans le caisson JONAS de l’ONERA sur la variation du potentiel d’un nano-satellite lorsqu’une sonde de Langmuir est en opération. Ces tests ont eu lieu en octobre 2015. Il a fallu adapter le dispositif d’émission au cubesat (mécanique et électronique) et l’équipe impliquée a pu effectuer cinq jours de tests dans le caisson de JONAS.

Au cours de ces tests, trois séries d’expériences ont été réalisées :

  • le test de la théorie OML (Orbital Motion Limited) vis-à-vis de la longueur des sondes de Langmuir,
  • le fonctionnement de l’émetteur d’électron dans un caisson plasma,
  • le fonctionnement des sondes de Langmuir sur un cubesat et l’impact d’une émission d’électrons sur la mesure.

Pour l’instant, seules les étapes 1 et 2 ont été finalisées avec succès, l’étape 3 nécessitant un travail d’analyse des données qui n’a pas encore été fait. Les principales conclusions à ce stade sont que :

  • les tests de la théorie OML confirment le rôle de la longueur de la sonde,
  • l’émetteur d’électrons a émis pendant plusieurs heures sans difficulté et avec de très bonne performance (émission de quelques dizaines de µA pour une puissance consommée de moins de 8 mW avec une variation de moins de 5%).

Contact projet : François Leblanc, Francois.Leblanc @ latmos.ipsl.fr



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OGMS-SA, un instrument d’astrochimie spatiale

(rapport 2016)

OGMS-SA est un projet de CubeSat 3U Etudiants à vocation de démonstrateur technologique.

Ce CubeSat a donc deux principaux objectifs :

  • Plateforme pédagogique permettant à des étudiants provenant de tous les métiers de l’ingénierie de travailler en équipe projet et de concevoir un CubeSat 3U complet depuis la structure jusqu’à la communication en passant par l’énergie, la centrale d’attitude et l’ordinateur de bord.
  • Développer une charge utile démontrant la faisabilité de la spatialisation d’une CRDS (Cavity Ring Down Spectrometer) à fort intérêt scientifique pour de futures missions spatiales en Exo-Biologie.

Le Projet OGMS-SA est soutenu par le CNES via le projet JANUS et est porté par l’Université Paris-Est Créteil via le laboratoire LISA. Le CNES finance principalement le Hardware et le lancement du CubeSat. L’ESEP a le rôle majeur de permettre aux étudiants de participer au projet en finançant leurs stages..

Ce projet a débuté en 2013 et devrait s’achever en 2017.

Contact projet : Tristan Allain = Tristan.Allain @ lisa.u-pec.fr

Estimations 2016-2017 : 3 à 5 stages longs et formules en apprentissage.

OGMS-SA en orbite





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PICSAT, surveillance d’un passage exoplanétaire dans Beta Pictoris

(rapport 2017)

β Pictoris b est la planète en formation la plus proche du Soleil, à seulement 19,3 parsecs. Avec un âge de seulement 20 millions d’années, elle constitue une cible privilégiée pour comprendre le mécanisme de formation des planètes géantes. Parce que le système est vu par la tranche, il y a une possibilité unique que l’environnement de la planète transite devant son étoile, un événement extrêmement rare, ayant lieu que tout les 18 ans. Ce transit aurait lieu fin 2017, avec une incertitude de trois mois. Le projet PICSAT à pour objectif de dédier un observatoire photométrique spatial à cet unique objet. Le lancement de PicSat est prévu en Décembre 2017.

Voire ici les vidéos sur PICSAT.

JPEG - 23.7 ko
(Beta Pictoris dans l’infrarouge. Crédits : ESO/A.-M. Lagrange et al.)


Contact personne : Vincent Lapeyrere (chef de projet) vincent.lapeyrere @ obspm.fr

Voir aussi : la Page du projet



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SERB, précurseur pour la surveillance de la variabilité solaire

(rapport 2017)

SERB est un nanosatellite dédié aux relations Soleil-Terre. A partir du financement accordé par ESEP en 2016-2017, nous avons réalisé de grands progrès au niveau de l’architecture du satellite SERB (plateforme et charge utile) : spécification scientifique de besoin, analyse de mission, consolidation de l’identification des besoins. A partir des exigences scientifiques, nous avons établi des exigences techniques de besoin. Nous nous sommes focalisés sur le mécanisme de déploiement des panneaux solaires. Notre travail a aussi consisté à étudier les différentes chaînes de la plateforme, son prédimensionnement en utilisant des éléments existants dans le commerce, le système de contrôle d’attitude de SERB, des calculs d’orbitographie afin d’envisager les modes de fonctionnement du satellite, le scénario mission et les bilans de liaison.

Concernant la charge utile, les différents instruments de la charge utile (un radiomètre, un photomètre, des détecteurs IR, une caméra) ont été analysés, avec étude plus détaillée sur le radiomètre solaire, la mise en oeuvre d’un contrôle thermique. Par ailleurs, nous faisons aussi des tests de matériaux sur des témoins recouverts de peinture afin de vérifier les propriétés optiques de ces revêtements.

Un article a été écrit avec les étudiants et les travaux ont été présentés au 67ème congrès international d’aéronautique (IAC67).

Contact projet : Mustapha.Meftah @ latmos.ipsl.fr



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