Objectifs des mini-projets
Quatre mini-projets vous sont proposés afin de tester vos connaissances. Si certaines informations utiles peuvent être retrouvées dans le cours, il sera également nécessaire d'aller en chercher en dehors. Une liste de questions commune aux différents mini-projets vous est proposée, tâchez d'y répondre pour chacun des cas présentés. Ce cours n'étant qu'une introduction aux nanosatellites et au contrôle d'attitude et d'orbite, les questions sont avant tout qualitatives. De plus, face à la complexité d'une mission spatiale, une approche plus poussée nécessiterait de répondre à ces questions plusieurs fois, de manière itérative, afin de prendre en compte l'impact de chaque décision sur les choix effectués précédemment.
Le travail d'un ingénieur spatial est de développer une mission capable de répondre à des besoins. Dans notre cas, ces besoins sont spécifiés par des chercheurs. Quatre missions nous ont ainsi été proposées. Nous intervenons au tout début de ces projets puisque nous sommes chargés d'étudier leur faisabilité.
Étude de l'ionosphère terrestre
Il nous est demandé d'étudier l'ionosphère terrestre. L'ionosphère représente l'atmosphère supérieure d'une planète, de 85 à 600 km d'altitude, une région où le gaz est partiellement ionisé par les radiations solaires. Son fonctionnement est important car elle constitue la partie intérieure de la magnétosphère de notre planètre. Elle joue notamment un rôle essentiel dans les télécommunications et la géolocalisation par satellite, puisqu'elle a tendance à retarder voire même réfléchir certains signaux. Si de nombreux satellites ont déjà acquis des données sur ce milieu, son étude est plus que jamais d'actualité.
Afin d'effectuer des mesures du contenu de l'ionosphère terrestre, il nous est demandé d'utiliser une sonde de Langmuir. C'est un appareil capable de mesurer la température électronique, la densité électronique ainsi que le potentiel électrique du plasma. Une telle sonde permet d'étudier le plasma in-situ, c'est-à-dire à l'endroit où elle se trouve.
Démonstration technologique d'une nouvelle optique de télescope.
Une équipe de chercheurs est en train de développer une nouvelle optique permettant d'améliorer grandement la performance des télescopes d'observation de la Terre en orbite basse. Afin de qualifier en vol leur système, dernière étape de leur développement, ils souhaitent l'embarquer sur un CubeSat. L'ensemble du télescope avec son électronique de lecture doit faire 1,5 U de volume. La lecture se fait avec un capteur CMOS.
Observation d'un transit d'exo-planète
Suite à la première tentative initiée par la mission PICSAT de l'Observatoire de Paris, des scientifiques veulent observer un nouveau transit d'exoplanète. L'étoile autour de laquelle orbite cette exoplanète se trouve dans le plan de notre galaxie. Le même instrument scientifique que celui embarqué par Picsat est envisagé. Son utilisation permet d'effectuer la photométrie du transit, c'est-à-dire de mesurer la luminosité de l'étoile brillante.
Géodésie d'un astéroïde
Surfant sur la recrudescence de missions d'étude d'astéroïdes, un chercheur nous propose une mission d'accompagnement avec un CubeSat. La mission principale doit étudier le système d'astéroïdes géocroiseur nommé 65803 Didymos. Un CubeSat présente l'intérêt de pouvoir s'approcher beaucoup plus proche du système d'astéroïde (faibles risques associés à son faible coût). Les perturbations provoquées par les astéroïdes lors des survols doit permettre d'en déduire leur champ gravitationnel. Pour ce faire, une mesure précise de l'orbite du satellite est nécessaire. De l'astronomie radio-science est envisagée pour réaliser la mesure précise de la position du CubeSat au cours des survols.
Le CubeSat permet d'étudier les populations d'astéroïde (masse, composition...) et en particulier les nombreux astéroïdes doubles pourtant complexes à examiner. L'enjeu est de comprendre leur origine et leur contribution dans la formation du système solaire. D'une manière plus générale, cette étude doit également permettre d'identifier les lois régissant la formation des systèmes exo-planétaires. C'est cette technique qui a permis d'obtenir la majorité des informations concernant la structure interne des corps du système solaire.
L'utilisation d'un transpondeur similaire à ceux utilisés pour la télécommunication nous offre le suivi du CubeSat depuis le sol ou un autre satellite en effectuant des mesures d'effet Doppler et de distance. Ces mesures permettent d'obtenir la vitesse radiale et la distance entre le CubeSat et l'observateur, permettant de calculer son accélération et de déduire in fine le champ gravitationnel de l'astéroïde. Afin d'obtenir des mesures suffisamment précises, le transpondeur Iris, développé par le JPL, est proposé. Cela veut dire que le suivi peut se faire depuis la mission principale ou depuis le sol avec un réseau d'antennes tel que le Deep Space Network ou le ESA Tracking Network..
Quelques sources d'information
