Cubesat ROBUSTA

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Le Centre national d'études spatiales (CNES) a lancé, début 2006, un appel à idée pour des projets étudiants dans le domaine des systèmes orbitaux. Trois dossiers ont été retenus dont celui de l’Université de Montpellier II. L’objectif du projet est d’élaborer un picosatellite du nom de ROBUSTA (Radiation on Bipolar for University Satellite Test Application) embarquant une expérience scientifique. Ce satellite est de type Cubesat^[1] : nom donné à une série de nano satellites développés dans le cadre de projets étudiants. Chaque satellite a une mission différente, celle de ROBUSTA est de vérifier la dégradation en vol de composants électroniques à base de transistors bipolaires lorsqu’ils sont exposés au milieu radiatif spatial. Les résultats de cette expérience permettront de valider une méthode de test proposée en laboratoire.

Sommaire

1 Déroulement du projet
2 Les équipes
3 Le projet satellite « Robusta »
- 3.1 Description de la mission
- 3.2 Contraintes du satellite
4 Notes et références
5 Liens externes

[modifier] Déroulement du projet

La durée du projet ROBUSTA, est de 6 ans ( début du projet 2006, lancement prévu en 2009, fin de vie du satellite 2012). Le CNES utilise le terme de phases pour décrire l’évolution de la vie d’un produit, de l’expression du cahier des charges jusqu'au retrait de service du produit. Pour un satellite habituellement il y a 7 phases, pour un petit satellite comme Robusta cela est ramené à 5 phases

Le projet se décompose donc en sept phases principales :

phase 0 : identification des besoins / analyse de mission
phase A et B : faisabilité, définition préliminaire
phase C et D : définition détaillée, production / qualification au sol
phase E : utilisation
phase F : retrait de service

[modifier] Les équipes

ROBUSTA est un projet fédérateur, puisqu’il permet de faire travailler ensemble le CNES et plusieurs formations de l’Université de Montpellier II. Ces formations sont réparties sur plusieurs sites :

La conception mécanique, se situe à l’IUT GMP(Génie Mécanique et Productique) de Nîmes ;
La gestion de l’énergie, se trouve à l’IUT GEII (Génie Electrique et Informatique Industrielle)de Nîmes ;
La carte radio-communication est prise en charge par la section Hyperfréquences de 'Université de Montpellier 2.
Le segment sol est pris en charge pour la partie hard par la section Hyperfréquences (filière EEA)de l'Université de Montpellier 2 et pour la partie soft par l'IUT GEII de Montpellier

*  La carte contrôleur est étudiée par l'école d'ingénieurs Polytech’Montpellier de l'UNiversité

La carte expérience est en charge par les sections Electronique et Fiabilité et la section Capteurs (filière EEA) de l'Université Montpellier II

[modifier] Le projet satellite « Robusta »

[modifier] Description de la mission

Un des axes du travail de recherche réalisé par l’équipe Radiations et Composants laboratoire de recherche universitaire IES (Institut d'Electronique du Sud) vise à comprendre les mécanismes de dégradation des technologies bipolaires face aux faibles débits de dose. L’intérêt porté à la réponse radiative des technologies bipolaires est très récent. En effet, ce n’est qu’en 1991, qu’il a été montré que les structures bipolaires présentaient une sensibilité accrue aux faibles débits de dose. Avant cette date, du fait de leur nature, les technologies bipolaires étaient considérées comme durcies face aux effets de dose et les résultats des tests réalisés à forts débits de dose allaient en ce sens. Les premières irradiations à faibles débits de dose ont montré que la dégradation des composants bipolaires pouvait être bien supérieure à celle observée à fort débit de dose. Un tel résultat souleva beaucoup d’interrogations quant à la validité des méthodes de test au sol de composants bipolaires.

Dans ce contexte un travail a débuté au laboratoire du Centre d’Electronique et de Micro-électronique de Montpellier en 2000(ex-IES depuis le 1er janvier 2007). Le but de ces études est double :

Premièrement, comprendre les phénomènes induisant l’accroissement de la dégradation à faible débit de dose.
Deuxièmement, fournir aux industriels une procédure de test applicable aux technologies bipolaires.

Une réflexion sur la base des résultats expérimentaux obtenus a permis de proposer un modèle physique permettant d’expliquer les phénomènes mis en jeu dans les effets de débits de dose sur les technologies bipolaires. Une méthode de test pour les composants bipolaires a été proposée et est actuellement en cours de validation auprès d’agences et partenaires industriels (CNES, EADS ASTRIUM, ALCATEL SPACE, SAAB) via un programme lancé par l’Agence spatiale européenne (ESA) pour faire de cette méthode d’évaluation une norme européenne de test.

L’expérience embarquée sur le nano satellite du projet ROBUSTA s’intègre pleinement dans ce travail. En effet, des résultats expérimentaux en vol seront une aide précieuse lors de la définition des paramètres de la méthode et permettra une comparaison des résultats obtenus au sol.

[modifier] Contraintes du satellite

[modifier] Contraintes spatiales

De par l’environnement spatial, un certain nombre de contraintes s’impose :

Les contraintes thermiques les composants électroniques choisis devront être utilisables dans la gamme de température à laquelle sera soumis le satellite (-50 °C à + 150 °C)

Les vibrations lors du décollage seront prises en compte. Selon les données fournis par le CNES, au décollage de la fusée, les vibrations peuvent monter jusqu’à 20G. Il faut donc s’assurer que la connectique carte à carte, ainsi que les soudures des composants et la résistance des colles utilisées prennent en compte cette contrainte.

L’exposition aux radiations aura un impact sur les composants non expérimentaux. Les composants expérimentaux seront sous 1 mm d’aluminium pour que la dose soit suffisante pour le test. Les autres composants du satellite seront protégés par une épaisseur plus importante d’aluminium (3 mm). Néanmoins l’orbite choisie aura une importance sur le flux de radiations.

Les orbites auxquelles peuvent évoluer le satellite sont les suivantes :