Introduction au Système de Contrôle d'Attitude et d'Orbite

Le contrôle d'attitude et d'orbite concerne tous les aspects nécessaires à la maîtrise de l'orientation et de la trajectoire du satellite. Il comprend :

• la prise en compte des phénomènes physiques gouvernant le déplacement du satellite;
• les méthodes pour mesurer l'état du satellite;
• la détermination des lois de contrôle et leur implémentation;
• les technologies nécessaires afin de produire ces actions de contrôle.

L'ensemble s'appelle le système de contrôle d'attitude et d'orbite (SCAO). Il se compose de différents éléments :

• les capteurs ou détecteurs, permettant de restituer les vitesses et positions angulaires définissant l'attitude,
• l'électronique et l'informatique de bord, chargées du traitement des informations provenant des capteurs,
• les actionneurs, permettant de maintenir une attitude, changer de pointage ou encore modifier les vitesses angulaires,

Le SCAO est l'un des sous-systèmes essentiels de la plupart des satellites. L'une de ses raisons d'être est l'existence de perturbations agissant sur un satellite via des couples ou forces extrêmement faibles qu'il faut utiliser ou compenser. Si rien n'entrave ces phénomènes, les conséquences de ces effets deviennent rapidement significatives. Ces perturbations peuvent être externes (c'est-à-dire causées par des phénomènes extérieurs au satellite) ou internes (c'est-à-dire liées à des mécanismes ou déplacements propres au satellite).

Au sein du SCAO, on a pour habitude de distinguer le contrôle d'attitude du contrôle d'orbite de la manière suivante :

• le Système de Contrôle de l'Attitude (SCA), qui concerne la maîtrise de l'attitude, c'est-à-dire l'orientation du satellite ou de son mouvement autour du centre d'inertie,
• le système de Guidage, Navigation et Contrôle (GNC) est lui en charge de la trajectoire du centre d'inertie du satellite et donc des paramètres orbitaux du véhicule spatial.

Dans la suite de ce cours nous insisterons sur le SCA, même si nous reviendrons par moments sur le système GNC. Il faut bien comprendre que les deux sont généralement développés de manière indépendante et gérés de façon autonome. Le SCAO dans son ensemble est en interaction avec les autres éléments du satellite. Ces interactions sont à l'origine de nombreuses contraintes essentielles lors du développement du SCAO.