Un écureuil volant Flying Squirrels

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Pour des Nanosatellites plus agiles!

L'équipe Flying Squirrels est composée de Doctorants et d'étudiants en Master à l'ISAE Supaero, à l'Onera et au CNES. Nous avons été retenus par l'agence spatiale européenne dans le cadre du programme Fly Your Thesis! 2017, pour réaliser une expérience lors d'une campagne de vols paraboliques. L'objectif de notre expérience est de tester un nouveau système de contrôle d'attitude (l'orientation d'un satellite) pour les nanosatellites. Ce système de contrôle d'attitude utilise une configuration innovante d'actionneurs ainsi qu'une nouvelle loi de commande permettant de contrôler les nanosatellites lors de futures missions spatiales.

Le programme Fly Your Thesis!

ESA Education - Fly Your Thesis!

Le programme d'éducation de l'Agence spatiale européenne (ESA) incite les jeunes à améliorer leurs connaissances et leurs compétences en matière de sciences, de technologie, d'ingénierie et de mathématiques (STEM) afin de poursuivre une carrière dans ces domaines, plus spécifiquement dans l'industrie spatiale. L'ESA développe et propose un vaste éventail de ressources éducatives - incluant des projets de formation et d'activités pour les établissements du primaire et du secondaire qui utilisent l'espace comme contexte d'enseignement et d'apprentissage, mais aussi des projets spatiaux aux applications concrètes pour les étudiants universitaires.

Le programme The Fly Your Thesis! (FYT) programme permet aux étudiants en Master et aux doctorants de faire voler leurs expériences scientifiques ou technologiques dans des conditions de micro-gravité. Les expériences peuvent être dans les domaines de la physique des fluides, la chimie, la biologie, les sciences de la matière, la thermique et l'astrophysique. Les campagnes de vols paraboliques ont lieu dans un Airbus A310 Zero-G, opéré par Novespace à Bordeaux. Chaque campagne consiste en une série de trois vols de 30 paraboles. Chacune de ces paraboles permet d'obtenir environ 20 secondes de micro-gravité.

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L'équipe

Notre équipe

L'équipe Flying Squirrels dans l'A310 Zero-G de Novespace. De gauche à droite: Antoine Brunet, Hélène Evain, Thomas Solatges et Adrien Dias Ribeiro.

Notre équipe est composée de:

Notre concept

L'objectif principal de notre expérience est de tester un nouveau système de contrôle pour les nanosatellites. Ce système est consiste en une grappe d'actionneurs gyroscopiques composée de six actionneurs, et pilotés par une loi de pilotage innovante.

Notre concept d'actionneur gyroscopique.

Les nanosatellites ont de plus en plus besoin d'agilité et de précision de pointage, et les actionneurs gyroscopiques ont démontré leur efficacité énergétique pour des missions nécessitant une aigilité importante. Leur utilisation dans les nanosatellites n'est cependant pas encore répandue, car ils sont plus complexes à mettre en œuvre que d'autres systèmes de contrôle d'attitude, et peu de solutions sont disponibles sur le marché. Nous proposons donc un nouveau concept de grappe d'actionneurs gyroscopiques miniatures, conçue pour piloter un nanosatellite, et de tester sur ce concept en microgravité les performances d'une loi de pilotage innovante, en réalisant des manœuvres typiques de nanosatellites. De plus, des tests de robustesse aux pannes d'actionneurs seront réalisées.

Notre grappe contient six actionneurs gyroscopiques identiques. Chaque actionneur possède deux moteurs: un moteur de toupie entraîne une toupie à vitesse constante, et un moteur de précession permet de faire tourner l'axe de rotation de la toupie, générant ainsi un couple gyroscopique.

Notre nanosatellite d'essai est contrôlé par un micro-ordinateur Raspberry Pi 3 permettant de commander les différents moteurs et de mesurer les différents paramètres de vols lors de notre expérience.

Bouger dans l'espace

Pendant les vols, notre nanosatellite réalisera différentes manœuvres pour évaluer les performances de la grappe d'actionneurs gyroscopiques et de sa loi de commande.

Au début de chaque parabole, une manoeuvre sera demandée au nanosatellite qui devra la réaliser pendant les 20 secondes de microgravité. Les trois types de manoeuvres à réaliser sont:

Chaque manoeuvre sera aussi testée avec des pannes simulées d'un ou deux actionneurs (éteints pendant ces paraboles).

© 2016 Antoine Brunet A310 Zero-G background picture by DLR, CC-BY 3.0