Rêves d'Espace

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Lancements

Les charges utiles du vol inaugural d’Ariane 6

Le premier vol d’Ariane 6 approche à grands pas. Faisons un focus sur les charges utiles embarquées lors de ce vol inaugural.

Pose du composite supérieur (adaptateur lanceur + charges utiles + coiffe) le 14/06/2024 sur Ariane 6 FM1 en zone de lancement ELA4 au port spatial de l’Europe (crédit ESA – L. Bourgeon)

Sous cette coiffe, il y a 15 charges utiles : des capsules de rentrée atmosphériques, des smallsats, des cubesats et des expériences scientifiques.

NomOrganisationType de mission
SpaceCase SC-X01ArianeGroupCapsule de rentrée
Nyx BikiniThe Exploration CompanyCapsule de rentrée
PariSatGAREFExpérience
PeregrinusCollège Saint-PietersExpérience
LIFIOLEDCOMMExpérience
SIDLOCLibre Space FoundationExpérience
YPSatESAExpérience
OOV-CubeRapidCubeCubesat et déployeur
Curium OnePlanetary Transportation Systems (PTS)Cubesat 12U & déployeur
RAMIUARX SpaceDéployeur 12U
ExoPod NOVAExoLaunchDéployeur 16U
ISTSatESA Education /Université de LisbonneCubesat 1U
3Cat-4ESA Education/Universitat Politècnica de Catalunya Cubesat 1U
GRBBetaSpacemanicCubesat 2U
ROBUSTA-3CSUMCubesat 3U
ReplicatorRIDE!space / Orbital MatterCubesat 3U
CURIENASACubesat 2x3U

Ces charges utiles ont été sélectionnées par l’Agence Spatiale Européene, pour certaines suite à des appels à projet étudiants ou commerciaux.

Intégration de la charge utile Nyx Bikini (The Exploration Company) sur le ballast Ariane 6 au hall d’encapsulation (HE) dans le bâtiment d’assemblage final (BAF) (crédit CNES/ESA/Arianespace-ArianeGroup/Optique Vidéo CSG/ Q. Veuillet, 2024).

La masse totale a été limitée à 80 kg cumulés pour les expériences restant fixées à l’adaptateur lanceur et à 800 kg pour les charges utiles larguées en orbite. La capacité de mise sur orbite d’Ariane 6 est bien supérieure (jusqu’à 4,5 tonnes en orbite de transfert géostationnaire en version 62) mais ce vol inaugural est avant tout un test de qualification pour l’ensemble de lancement (pas de tir et services associés) et le lanceur.

Deux capsules de rentrée

SpaceCase SCX-01 d’ArianeGroup et Nyx Bikini de la start-up The Exploration Company testeront leur résistance thermique en rentrant dans l’atmosphère depuis une altitude de 600 km.

SpaceCase SCX-01 avant une manutention (crédit ESA/ArianeGroup/Arianespace/CNES)
Vue du dessus de SpaceCase SCX-01 (crédit ArianeGroup)

SpaceCase SC-X01 construit par ArianeGroup, maître d’œuvre d’Ariane 6, restera attaché à l’étage supérieur du lanceur jusqu’aux dernières minutes avant la désorbitation de cet étage, soit après environ 3 heures de vol.

SpaceCase SCX-01 ressemble à une capsule qui pourrait être utilisée pour un retour d’échantillon de l’espace ou d’une autre planète. Ce démonstrateur présente une particularité : la structure et le bouclier de protection thermique sont fabriqués tous les deux en résine de carbone appelée NAXECO®, contrairement à la plupart des capsules rentrant sur Terre où le bouclier thermique est collé ou boulonné sur la structure de l’engin spatial. Cela présente de nombreux avantages : masse, simplicité et coût. La résine de carbone est un matériau ablatif, et comme la plupart des engins spatiaux conçus pour revenir sur Terre, à mesure que la couche externe se réchauffe, elle brûle et est emportée, emportant avec elle l’accumulation de chaleur, et passe à la couche suivante jusqu’à l’amerrissage.

Lors de la rentrée atmosphérique, la capsule s’orientera avec le bouclier thermique pointé vers le bas en raison de sa forme aérodynamique. À l’intérieur du SpaceCase SC-X01, l’avionique enregistrera les températures du bouclier thermique et les données de trajectoire et les enverra à l’équipe du projet via satellite. Il n’y a pas de parachutes et aucune intention de récupérer le matériel ; ce sera pour une deuxième mission.

Nyx Bikini est un démonstrateur de capsule rentrée atmosphérique de 60 centimètres sur 80 et pèse 35 kg. Fabriqué par l’entreprise franco-allemande The Exploration Company (ou TEC), c’est le premier système à effectuer un vol. L’entreprise développe déjà un second démonstrateur plus grand, Mission Possible, qui sera encore plus petit que le cargo spatial Nyx Earth, conçu pour transporter des marchandises vers et depuis l’orbite ou accueillir des expériences en apesanteur [Article dédié à venir sur TEC].

Ces 2charges utiles seront déployées dans l’espace par les premiers déployers EOS du français MECANO ID.

Cubesats et smallsats

Deux petits satellites (ou smallsat) seront mis en orbite.

OOV-Cube (On Orbit Verification Cube) est un nanosatellite cubique de 25 cm de côtés développé par l’Université Technique (TU) de Berlin et la société berlinoise RapidCubes, spin-off du TU. Le satellite de 10 kg héberge des expériences scientifiques : vérification en orbite de l’émetteur-récepteur XLink en bande L d’IQ Spacecom pour les communications entre satellites en orbites terrestres basses et géostationnaires, qualification spatiale de cellules solaires à pérovskite rentables et plus efficaces, traitement d’images en orbite à l’aide de l’intelligence artificielle (IA), et démonstration de cas d’utilisation de la technologie IoT (Internet des Objets) pouvant être liée à des émetteurs miniaturisés transportés par des animaux, les connectant ainsi aux scientifiques en temps réel. Cela serait particulièrement utile dans les zones reculées sans infrastructure terrestre. TU Berlin a déjà fait ses preuves avec 28 satellites développés et exploités au cours des dernières décennies.

OOV-Cube (crédit Jon A. Juarez)



Sept cubesats seront déployés via 4 dispensers pour diverses missions, telles que l’amélioration des prévisions météorologiques, la démonstration de technologie d’impression 3D en orbite, et l’observation de la Terre.

Exolaunch, entreprise allemande qui a déjà envoyé de centaines de cubesats sur orbites sur divers lanceurs, va permettre la mise sur orbite de 4 cubesats grâce à son déployeur EXOpod 12U Nova.

Un déployeur de cubesats par Exloaunch (crédit Exolaunch)

ISTSat-1 de l’Université de Lisbonne au Portugal, est un cubesat 1U qui recevra les signaux ADS-B (Automatic Dependent Surveillance Broadcast) des avions depuis son orbite à 587 km d’altitude. Il utilisera une antenne plate pour surveiller les avions pendant 1 an. Les données qu’ISTSat-1 recevra d’un avion seront transmises à une station au sol au Portugal et recoupées avec les données ADS-B de vol officielles de l’avion. La vérification permettra également de détailler les caractéristiques de l’antenne fabriquée en école, en déterminant à quelle distance et sous quels angles elle peut capter les signaux de l’avion ainsi que sa précision et la robustesse du satellite. Sélectionné par le programme “Fly Your Satellite ! ” d’ESA Education, ce projet sert à sensibiliser les étudiants portugais aux missions spatiales.

ISTSat-1 lors des tests de qualification en vide thermique (crédit ESA)
Rendu du cubesat 1U ISTsat-1 (crédit ISTSat-1 team)

GRBBeta est le successeur du plus petit observatoire spatial d’astrophysique au monde, GRBAlpha, le premier cubesat à avoir détecté un sursaut gamma (GRB, gamma-ray burst) depuis l’espace et qui fonctionne toujours bien après trois ans en orbite et plus de 135 « transitoires » détectés à ce jour. S’appuyant sur le succès d’Alpha, GRBBeta servira de « banc d’essai » pour une gamme de nouvelles technologies qui seront vitales pour les futures constellations de satellites de détection GRB et d’autres missions de cubesats. Spacemanic, fournisseur clé en main de missions nanosatellites et fabricant de composants pour cubesats basé en Tchéquie, a dirigé la construction du cubesat 2U GRBBeta. Ses charges utiles scientifiques ont été construites dans le cadre d’une collaboration hongroise, tchèque, japonaise et canadienne.

Illustration de GRBBeta en orbite (crédit Spacemanic)

3Cat-4 (prononcez « cube cat four ») est un cubesat d’observation de la Terre de 1 kg développé par des étudiants des cycles supérieurs et du premier cycle de l’Universitat Politècnica de Catalunya en Espagne et sélectionné par le programme “Fly Your Satellite ! ” d’ESA Education pour effectuer le premier vol d’Ariane 6. Le but premier de la mission est éducatif : former un groupe d’étudiants aux techniques et méthodologies impliquées dans le pilotage d’une mission spatiale. 3Cat-4 mesurera plusieurs variables climatiques importantes à l’aide d’une technique appelée « réflectométrie du système mondial de navigation par satellite » (GNSS-R). Le GNSS-R consiste à mesurer les signaux réfléchis par les systèmes mondiaux de navigation par satellite en orbite, tels que Galileo et GPS, qui rebondissent sur la surface de la Terre. Cette « télédétection passive » mesure la différence entre les signaux directement reçus des satellites de navigation en orbite et les signaux de ces mêmes satellites réfléchis par la Terre. Grâce à ces données, ³Cat4 sera capable de mesurer les propriétés de la surface réfléchissante et de détecter plusieurs types de phénomènes météorologiques, de déterminer la topographie des terres et la couverture végétale et d’extraire des informations sur les données océaniques telles que la couverture et l’épaisseur des glaces. ³Cat4 embarque aussi un radiomètre en bande L, un instrument qui détecte les rayonnements émis dans la gamme de fréquences de 1 à 2 GHz, permettant d’analyser l’humidité du sol et la salinité des océans. Le cubesat disposera également d’un système d’identification automatique (AIS) lui permettant de suivre les navires le long de leurs routes intercontinentales. Il comprend également un système de détection et d’atténuation des « interférences radiofréquences », particulièrement important pour les observations radiométriques micro-ondes utilisées pour les mesures de l’humidité du sol. 3Cat-4 démontrera la faisabilité et les performances de son antenne à ressort de 0,5 mètre, le système d’antenne et de déploiement Nadir (NADS). Rangée pour le lancement, l’antenne prendra très peu de place, ce qui permettra son inclusion future dans des cubesats encore plus petits. Une fois en orbite, elle s’ouvrira pour effectuer ses observations.

Le cubesat 3Cat-4 et son antenne déployable en cours de tests au Education’s CubeSat Support Facility (CSF) à l’ESEC-Galaxia (crédit Universitat Politècnica de Catalunya)
Éclaté du cubesat 3Cat-4 (crédit Universitat Politècnica de Catalunya)

CURIE (CUbesat Radio Interferometry Experiment) de la NASA et du Laboratoire des sciences spatiales de l’Université de Californie à Berkeley, est en fait 2 satellites lancés assemblés ensemble et qui se sépareront sur orbite. Ils mesureront les ondes radio dans la gamme de fréquences 0,1 – 19 MHz provenant du Soleil et d’autres sources radio dans le ciel depuis 2 emplacements en même temps, en utilisant la technique d’analyse interférométrique radio. L’objectif est d’étudier les émissions de sursauts radio provenant des éruptions solaires et des éjections de masse coronale. CURIE sera capable de déterminer l’emplacement et la taille des régions sources de sursauts radio, puis de suivre leur mouvement vers l’extérieur depuis le Soleil. CURIE est un démonstrateur pour de futures missions d’étude des évènements solaires en lien avec la météorologie spatiale, son influence se faisant sentir sur la Terre et sur d’autres planètes lorsqu’ils se produisent, en augmentant l’activité aurorale et les effets géomagnétiques.

Installation des satellites CURIE dans le déployeur Exopod (crédit SSL Berkeley)

Le second déployeur de cubesats est RAMI de l’entreprise espagnole UARX Space. Il déploiera 2 cubesats lors de ce vol, Replicator et Robusta-3A.

Le dispenser RAMI du vol inaugural d’Ariane 6 (crédit UARX Space)
Le déployeur RAMI emporte la gravure de 50 mains d’enfants de 1 à 3 ans et de 5 professeurs de la de la communauté locale de Nigrán, en Espagne (crédit UARX Space)

Replicator est un démonstrateur d’impression 3D de la start-up allemande polonaise Orbital Matter embarqué dans un cubesat avec l’aide de l’entreprise française Ride! et sélectionné par le programme PUSH de l’ESA. Replicator, en hommage aux réplicateurs des séries Stargate et Star Trek, doit mettre en œuvre une nouvelle technologie d’impression 3 D en orbite, dans le vide et en microgravité, sans nécessiter de génération de chaleur lors de la fabrication. Le cubesat 3U (10x10x30 cm) imprimera un faisceau de 50 cm de long à une altitude de 580 km, à partir d’un matériau polymère personnalisé. Orbital Matter vise à devenir “la première entreprise de construction dans l’espace, fabriquant un jour de grands éléments d’infrastructure spatiale directement en orbite, sur la Lune et sur Mars, ce qui réduit les coûts et augmente l’accès à l’espace“.

Prototype d’imprimante 3D dans le vide “Replicator” (crédit ESA)
Le cubesat 3U Replicator avant intégration dans le dispenser (crédit ESA, via Ride !)

Robusta-3A est un cubesat 3U du Centre Spatial Universitaire de Montpellier (le 7e développé par le CSUM), développé par environ 300 étudiants sur une dizaine d’année. Il va recueillir les signaux des satellites de navigation comme les Galileo européens réfléchis par l’eau vers l’air. Ces données devraient aider les chercheurs de Météo France à quantifier l’accumulation de vapeur d’eau au-dessus de la mer Méditerranée et à améliorer les prévisions de fortes pluies entraînant des inondations, en les comparant aux données collectées à partir de récepteurs de navigation sur les navires en Mer Méditerranée. La charge utile météorologique de Robusta-3A a été développée en collaboration avec le service météorologique français Météo-France, l’IGN, l’Ensta Bretagne et le port de Sète. Deux laboratoires de recherche ont contribué au développement de la charge utile de test de rayonnement, le Laboratoire d’Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier et l’Institut d’Electronique et des Systèmes. En complément de la cartographie de la vapeur d’eau depuis l’espace, le cubesat testera la résistance aux rayonnements spatiaux d’une mémoire informatique du fabricant de puces 3D PLUS.

Robusta-3A en cours d’intégration (crédit ESA)

Curium One est un cubesat 12U de l’entreprise allemande Planetary Transportation Systems qui doit tester sur orbite du matériel et des logiciels open source, tout en utilisant le réseau SatNOGS supporté par Libre Space Foundation qui comprend plus de 200 stations au sol dans le monde entier, ouvert à tous. Les résultats seront rendus publics et les données librement distribuées sous Creative Commons. L’un des objectifs techniques majeurs de la mission est la première démonstration en orbite de l’émetteur-récepteur radio « SatNOGS-COMMS » de Libre Space Foundation.

Intégration de Curium One (crédit Systèmes de Transport Planétaires)
Curium One durant des tests d’illumination et de charge (crédit : Planetary Transportation Systems)
Intégration sur l’adaptateur lanceur de Curium One (crédit : ESA / ArianeGroup / CNES / ArianeSpace)

Expériences scientifiques

Plusieurs expériences resteront attachées à la partie haute du lanceur pour mesurer les radiations solaires, le champ magnétique terrestre, étudier le rayonnement thermique de différents matériaux, ou encore valider de nouvelles méthodes de transmission de données sans fil.

PariSat est un projet du club scientifique amateur GAREF AEROSPATIAL de Paris réunissant des jeunes de 8 à 25 ans. Huit plaques carrées de seulement 4 cm de large seront testées dans l’environnement spatial à bord de l’étage supérieur d’Ariane 6 pendant un peu moins de 3 heures pour voir comment elles fonctionnent comme radiateurs spatiaux. Les plaques ont été choisies pour tester une grande variété de propriétés telles que le matériau lui-même, sa couleur et la façon dont elles réagissent à la chaleur et au refroidissement. Un capteur de température fixé à chaque plaque verra ses données renvoyées au contrôle au sol via la station Kiruna de Swedish Space Corporation en Suède pour fournir des lectures réelles du « rayonnement du corps noir ». L’expérience permettra au club de tester et de vérifier la loi de Stefan-Boltzmann du rayonnement thermique découverte en 1884 et de modéliser la manière dont un objet absorbe et rayonne de la chaleur. Depuis sa création en 1964, Garef Aerospatial a déjà fait voler dans l’espace 8 expériences et ce sera la 5e depuis le Centre Spatial Guyanais.

PariSat en cours de tests de compatibilité électromagnétique (crédit GAREF AEROSPATIAL)

SIDLOC (Spacecraft Identification and Localisation) est une expérience de la Libre Space Foundation (LSF), une organisation grecque à but non lucratif. Son objectif avec ce projet est de contribuer à rendre l’espace plus sûr en accélérant le processus d’identification des missions spatiales (satellites, sondes spatiales, stations spatiales). SIDLOC mesure 63 x 63 x 40 mm a pour mission de construire un « protocole standard ouvert » pour identifier et localiser facilement, automatiquement et précisément les engins spatiaux. Elle le fera via une balise radio, suivie et décodée par un réseau de stations au sol, de logiciels et de matériel open source. SIDLOC transmettra un signal à large spectre délibérément réparti sur une large bande passante radio. Les informations transportées dans le signal sont présentées dans un « schéma » standard – une structure et un format constitués de données binaires qui sont modulées pour ajouter toutes les informations nécessaires sur le satellite au signal. Le format de données structurées permet ainsi une identification et une localisation rapides du vaisseau spatial. Sur Terre, le réseau SatNOGS, un réseau mondial de stations au sol Open Source, recevra le signal et démodulera les données, y compris l’identifiant du satellite, et utilisera l’effet Doppler pour identifier l’emplacement de l’engin spatial.

SIDLOC durant son intégration sur Ariane 6 (crédit ESA/ArianeGroup/Arianespace/CNES)

Perigrinus est un projet de l’Institut Vallée Bailly (IVB) et du Sint-Pieterscollege en Belgique sélectionné par l’ESA pour le vol inaugural. L’expérience de 500 grammes conçue par des élèves et professeurs de plusieurs établissements secondaires va mesurer les radiations solaires et le champ magnétique terrestre pendant 1h30 en orbite à 600 km à bord de l’étage supérieur d’Ariane 6 et va retransmettre les données sur Terre par satellite.

Peregrinus (source)

YPSat (Young Professionals Satellite), une initiative d’un groupe de jeunes professionnels de l’ESA, restera attaché à l’étage supérieur de l’Ariane 6 et enregistrera la mission avec sa paire de caméras : photos et vidéos de la séparation de la coiffe jusqu’au déploiement des satellites. L’une des difficultés est que YPSat doit se “réveiller” avant les autres charges utiles pour transmettre ses données. YPSat embarque également OscarQube, des capteurs quantiques pour la mesure du champ magnétique terrestre et AMSAT-1, une antenne pour la communication radioamateur.

YPSat en cours d’intégration (crédit ESA)

LIFI du français OledComm spécialiste de la technologie LI-FI (‘Light Fidelity’) de communication à haut débit par la lumière sera aussi à bord. En utilisant le spectre invisible de la lumière dans l’infrarouge, Oledcomm convertit les informations en données binaires, comme le code Morse optique. Cette technologie terrestre est utilisée depuis peu dans le spatial et permet une connexion sans fil ultra-sécurisée et sans interférence, ainsi que des économies de poids significatives en éliminant les câbles de qualité spatiale résistants aux radiations. L’expérience LIFI de 40 x 60 x 16 mm se compose de deux modules ‘SatelLiFe’ distants de 80 cm et installé sous le ballast qui communiqueront via Li-Fi. C’est la première fois que la technologie Li-Fi est intégrée dans un lanceur spatial.

Tests supplémentaires des composants critiques par l'ingénieur Oledcomm
Test sur un module LiFi (crédit Oledcomm)

On souhaite bon vol à tous ! Et de belles images via YPSAT !

Source principale : ESA

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