Gaia : les phases d’Intégration et de Tests

Je ne parlerai ici que des phases auxquelles j’ai participé, donc au niveau du Module de Service (y compris Pare-soleil et Tente Thermique) , et ce depuis février 2010.

30/07/2010 Réception du Module de Service (SVM)  à Toulouse.

A cette époque, il n’y avait que la structure en carbone (fabriquée en Espagne chez CASA), le harnais électrique  (fabriqué en Espagne chez CASA également), une bonne partie des éléments de la propulsion chimique (CPS) et la micro-propulsion à gaz froid (MPS) comme les réservoirs et la  » tuyauterie  » (mais pas les tuyères). Tout cela avait été installé et testés à ASTRIUM Stevenage.

Tous les équipements électriques, les tuyères et le reste des sous-ensembles fabriqué dans toute l’Europe allaient alors être intégrés et testés à Toulouse.

Le 22 octobre 2010, après l’intégration des équipements gérant le SVM (puissance-calculateur-gestion interfaces), c’était la première mise sous tension de celui-ci, avec la première version du logiciel de vol.

SVM

Le Module de Service de Gaia en salle blanche à Toulouse (source ASTRIUM)

2011 est l’année de l’intégration de la plupart des équipements et sous-ensembles du SVM :

Les équipements de gestion des données de la charge utile, celui de la micro-propulsion, les horloges atomiques, la batterie, les senseurs solaires, les senseurs d’étoiles, les gyroscopes, les transpondeurs…  sont intégrés uns à uns et les premiers essais systèmes sont réalisés.

A l’automne 2011, le Pare-Soleil Déployable (DSA) fabriqué par les espagnols de SENER est intégré sur le satellite. Un essai de déploiement grandeur nature est réalisé à l’aide de potences 0g.

Le DSA en configuration pliée sur le satellite

Le DSA ou Pare-soleil de Gaia en configuration pliée sur le satellite, en salle blanche à Toulouse ( © Astrium )

NDR : je suis sur la photo à gauche…

Début du déploiement

Début du déploiement du Pare-soleil de Gaia en salle blanche à Toulouse (© Astrium)

DSA déployé

Gaia : le Pare-soleil ou DSA, déployé en salle blanche de Toulouse (© Astrium)

Vidéo du déploiement

Puis, ce sont les essais mécaniques :

On simule les équipements manquants ont la Charge Utile par des gueuses représentatives en masse et en géométrie.

On remplit les différents réservoirs d’hélium, d’azote ou d’alcool isopropylique à des pressions supérieures à celles où seront les futurs carburants.

On met le Module de Service dans un environnement stressant: une chambre acoustique qui reproduit les ondes sonores du lanceur au moment du décollage, et sur des pots vibrants pour tester la résistance aux vibrations de la structure et des réservoirs, des différentes fixations des équipements, des isolants multi-couches, …

Début 2012, après ces essais, on refait un essai de déploiement du DSA, pour vérifier que celui-ci a bien supporté la campagne d’essais mécaniques, que ce soient sa structure, ses mécanismes ou les éléments pyrotechniques.

Avril 2012, réception de l’antenne active PAA.

Cette antenne est tout aussi essentielle pour le succès de la mission car elle permet d’envoyer les données sciences sur Terre. Son intégration est une étape supplémentaire dans la finalisation du satellite.

La PAA intégrée

L’antenne active de Gaia, la PAA, intégrée dans le Module de Service (© Astrium )

Eté 2012, Vide Thermique du Module de Service.

Bardés de capteurs, le SVM est placé dans un caisson à vide où il subira des paliers de température pour simuler la température de  l’Espace lorsqu’il sera en orbite. On vérifie alors que ce que le satellite voit est conforme aux modèles thermiques théoriques. On contrôle également le bon fonctionnement des équipements à bord.

Le Service Module de Gaia prêt à  être soulevé dans la cuve à vide d'Intespace Toulouse (©Astrium - source http://sci.esa.int/gaia/50748-gaia-service-module-ready-to-be-lifted-into-the-vacuum-chamber/)

Le Module de Service de Gaia prêt à être soulevé dans la cuve à vide d’Intespace à Toulouse (© Astrium)

 Décembre 2012, Vide Thermique de la Charge Utile.

En parallèle, l’intégration et les tests de la Charge Utile continue avec l’essai final : le vide thermique. Les performances des instruments sont alors vérifiées dans les mêmes conditions de température qu’en orbite.

Février 2013, livraison de la Charge Utile => GAIA devient un Satellite complet.

Afin d’éviter la contamination et le dépôt de poussières sur les miroirs et le plan focal (les CCD notamment) de la Charge Utile, son intégration est effectuée dans un flux laminaire classe 100 (moins de 10000 particules de 0,1µm ou moins de 30 particules de 1µm dans 1m3 d’air).

PLM_integration

Installation de la Charge Utile de Gaia sur le Module de Service, en salle blanche à Toulouse (©Astrium)

Nous faisons également un essai de découplage des pieds de liaison de la Charge Utile et du SVM.

Puis nous intégrons la Tente Thermique.

TTS_integration

Installation de la Tente Thermique de Gaia en salle blanche à Toulouse (©Astrium)

Début mars 2013, démarrage des essais d’environnements finaux.

Le satellite complet (ou presque, car manque seulement le DSA et ses panneaux solaires et quelques finitions) est pesé. On calcule son centre d’inertie.

Gaia est installé sur l'un des moyens de test pour mesurer sa masse dans les installations d'Intespace à Toulouse (©ESA - S. Corvaja, source http://sci.esa.int/gaia/51684-gaia-spacecraft-being-installed-on-the-mass-properties-testing-equipment/)

Gaia est installé sur l’un des moyens de test pour mesurer sa masse dans les installations d’Intespace à Toulouse (© ESA – S. Corvaja)

Ensuite, ses réservoirs sont pressurisés en vue des essais vibrations.

Nous faisons des tests en chambre anéchoïque afin de vérifier la compatibilité de l’antenne PAA avec le reste du satellite (pas de « parasites » de l’antenne en fonctionnement sur les autres équipements du satellite)

GAIA Electromagnetic Compatibility Test - Intespace (©Astrium - source http://gallery.astrium.eads.net/app/photopro.sk/astrium/)

Gaia en Electromagnetic Compatibility Test – Intespace (© Astrium)

Essais acoustiques

Le satellite est soumis à des niveaux de sons similaires à ceux qu’il verra au moment du lancement. On vérifie grâce à de capteurs installés dans le satellite que les niveaux vus sont conformes à l’attendu des simulations.

ACOUSTIQUES

Gaia dans la chambre acoustique avant test à Intespace à Toulouse (© Astrium)

Essais de pressurisation des réservoirs dans le « bunker »

On pressurise les différents réservoirs à des pressions supérieures à celles au moment du lancement, et on vérifie qu’il n’y a aucune fuites suites aux essais vibrations qui indiqueraient un problème structurel. Ces essais sont réalisés dans une pièce aux murs épais, surnommé le « bunker » pour qu’en en cas d’explosion il n’y ait pas de personnes blessées.

bunker

Gaia dans le « bunker » chez Astrium à Toulouse (© Astrium)

Au retour des essais d’environnement finaux fin avril, GAIA a entamé sa phase finale de tests et d’intégration.

Cela a d’abord commencé par un test de découplage (ou dégerbage) des 3 pieds sols (explications sur cette page), pour vérifier que le système de fixation et de déclenchement du découplage a bien passé les essais d’environnement.

Afin de mener à bien ce test, il a fallut démonter la Tente Thermique protégeant la Charge Utile, et sécuriser tour à tour les pieds vols qui ne supportent pas à eux-seuls le poids de la Charge Utile sous la gravité terrestre. Pour un test de 3 minutes par pied, il a fallut compter pas moins de 50 heures de préparation.

Après la remise ne configuration vol des bipods, la remise en place de la tente thermique a donné lieu aux dernières inspections du télescope. En effet, il n’est plus visible que par les 2 ouvertures faites dans la tente thermique, qui seront bouchées pour éviter toute contamination des miroirs jusqu’à la mise sous coiffe du lanceur.

Des tests électriques finaux ont terminer la phase de tests à Toulouse afin de vérifier la bonne santé des systèmes électriques suite aux essais d’environnement, et pour autoriser le départ pour le site de lancement.

En parallèle, 4 cavités internes du SVM sur 6 ont été inspectées puis fermées une à unes pour le vol (2 nécessitent d’être réouvertes en campagne de tir pour des tests).

La suite : la campagne de tir

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