mise à jour : 1 février 2022
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- Techniques et méthodes

Exemples de missions CubeSats

Auteur: Gary Quinsac
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GomX-3
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Illustration du CubeSat GomX-3 (3U) développé par GOMspace.
Crédit : GomSpace

GOMX-3 un satellite de démonstration téchnologique

GOMX-3 est une collaboration entre l'ESA et GOMspace (Danemark) embarquant différentes charges utiles de démonstration technologique :

  • un contrôle d'attitude 3 axes avec 1 degré de précision, permettant jusqu'à 7 changements d'attitude par orbite et un suivi de cible,
  • un récepteur expérimental pour détecter les signaux ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) diffusés par les avions en vol,
  • une radio réalisée par logiciels pour évaluer les faisceaux de réception des satellites de télécommunication,
  • un émetteur bande-X développé par Syrlinks pour télécharger des données à haut débit.

complementFocus sur l'émetteur bande-X

De nombreux types de missions sont maintenant rendus possibles par la miniaturisation des charges utiles, qu'elles soient scientifiques ou technologiques. L'une des principales limitations de ces missions en orbite basse est le volume de données pouvant être téléchargées par orbite. Actuellement, les CubeSats embarquent des sous-systèmes de télémétrie UHF et bande-S qui permettent de télécharger jusqu'à quelques centaines de mégaoctets (Mo) par jour. Ce volume de données est limité par la durée de visibilité entre la station sol et l'antenne du satellite ainsi que le débit (~100 ko/s en UHF et ~1Mo/s en bande-S). Afin d'augmenter les taux de transmission tout en restant compatible avec les stations sol existantes, le CNES et l'ESA ont voulu tester un émetteur-récepteur en bande-S et un émetteur en bande-X, tous deux miniaturisés pour le format CubeSat. L'émetteur en bande-X permet des débits de l'ordre de plusieurs Go par survol d'une station sol compatible bande-X (entre 3,4 et 5 m dans ce cas), tout en étant adapté aux dimensions d'un CubeSat-3U (< 10 W et 300 g pour le sous-système).

Après une année d'opération, le satellite a effectué sa ré-entrée atmosphérique. Tous les objectifs ont été atteints et la mission nominale a même été dépassée, permettant de démontrer d'autres capacités.

QB50 une flotte de CubeSats scientifiques universitaires

L'objectif de la mission QB50 est de démontrer la possibilité de lancer un réseau de satellites construits par des équipes universitaires à travers le monde pour effectuer une étude scientifique de la basse thermosphère. De nombreux enjeux du standard CubeSat se retrouvent à travers les différents objectifs de cette mission :

  • faciliter l'accès à l'espace pour des missions spatiales à petite échelle,
  • étudier la couche la moins explorée de l'atmosphère (entre 200 et 380 km),
  • effectuer des démonstrations technologiques avec certains CubeSats, notamment QARMAN (étude de la rentrée atmosphérique) et InflateSail (test d'une voile solaire),
  • permettre à des étudiants en ingénierie de concevoir et construire ces satellites.

complementFocus sur l'étude scientifique de la thermosphère

La majeure partie des CubeSats de QB50 a comme objectif scientifique d'effectuer des mesures in-situ en de nombreux points de la thermosphère. Par le passé, cette région a été étudiée par des satellites aux orbites très elliptiques (périgée à 200 km et apogée à 3000 km), ne permettant de passer que quelques dizaines de minutes dans la zone d'étude. Les différentes techniques actuelles sont limitées. Les fusée-sondes ("sounding rockets") permettent d'obtenir des mesures durant quelques minutes et le long d'une unique colonne. Des mesures à distance sont faites depuis le sol et des orbites plus élevées, typiquement entre 600 et 800 km. L'environnement est sondé grâce à la diffusion d'un signal de référence. De telles mesures sont rendues difficiles par la raréfaction de l'atmosphère dans la basse thermosphère qui empêche d'obtenir des signaux de retour de qualité. Le moindre coût des CubeSats permet d'accepter la très courte durée de vie inhérente à une orbite très basse, offrant une étude in-situ d'une période de plusieurs mois. Trois types d'instruments sont répartis parmi les satellites (un type par CubeSat), offrant ainsi une étude poussée des différents paramètres régissant le comportement de cette région de l'espace.

Autres missions

De nombreux projets de CubeSats sont développés dans le cadre de C2ERES (Campus et Centre de Recherche pour l’Exploration Spatiale), le pôle spatial de l'Université de Recherche PSL conjointement piloté par le LabEx ESEP et le Master OSAE. En août 2017, on en dénombre pas moins de 8, à des stades de développement différents :

  • PICSAT, surveillance de l'exoplanète Beta Pictoris b
  • METEORIX, spectre UV des météores pour analyser la composition des météoroïdes
  • SERB, précurseur pour la surveillance de la variabilité solaire
  • GPU4SPACE, qualification spatiale d'un GPU
  • NANOPOT, Tests pour la maîtrise du potentiel électrique d'un nanosatellite
  • OGMS-SA, un instrument d'astrochimie spatiale
  • BIRDY-T, développement technologique pour la navigation autonome
  • CIRCUS, étude de l'ionosphère avec STAR, une technologie nouvelle
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