04/10/2013 - Le NanoSat Lab de l'UPC développe un nanosatellite qui sera lancé dans l'espace en 2014

Menéame

Conçu pour fonctionner comme une constellation de satellites ³Cat-1 est l’un des premiers nanosatellites au monde à intégrer sur une seule plate-forme plus d’une charge utile, c’est-à-dire plus d’un élément pour étudier dans l’espace. Le lancement du 3Cat-1 permettra de réaliser sur place des expériences scientifiques et d’analyser le comportement d’un matériau ou d’une technologie.

Ces charges peuvent donc être définies comme des "démonstres technologiques." Une partie de cette technologie existe sur le marché et a une utilisation aussi quotidienne que les puces ou les transmetteurs récepteurs de communications sans fil des téléphones mobiles.

Le projet³Cat-1, qui se développe dans le NanoSat Lab, fait l’objet de la thèse de doctorat Roger Jové, avec une équipe de 11 étudiants dans le cadre de la matière Projets d’ingénierie avancés. Cette initiative, à laquelle participent d’autres chercheurs de l’UPC, a une mission concrète: la création et le lancement dans l’espace d’un nanosatellite de troisième génération, préparé à réaliser six expériences à bord. L’orbite sera mise en orbite lors de l ’, comme le prévoient les agences spatiales internationales 2014.

Au cours des deux dernières décennies, l’Université a particulièrement encouragé la recherche dans le domaine des technologies et des applications spatiales, qui a donné lieu à la participation de chercheurs et de chercheurs à des missions spatiales internationales de grande envergure ou à des vols paraboliques où les étudiants ont vécu dans des conditions de microgravité.

De divers domaines, allant de l’astronomie et de l’astronomie, de la navigation par satellite ou de l’observation de la Terre, aux communications optiques, aux antennes et aux circuits de radiofréquence, des connaissances, des ressources et des équipements ont été générés à l’Université. Une partie de ces progrès ont été cristallisés dans la création du NanoSat Lab, une initiative interdépartementale, favorisée par la ETSETB de l’UPC IEEC.

Situé sur le Campus Nord de l’UPC et dirigé par Adriano Camps, professeur de Département de la théorie du signal et des communications, avec les professeurs Juan Ramos et Eduard Alarcón, Département du génie électronique, le NanoSat Lab s’est constitué avec une triple vocation: éducative, scientifique et de service, car, contrairement à d’autres laboratoires dans ce domaine, il offre aux entreprises et institutions la possibilité de qualifier les composants qu’ils veulent envoyer dans l’espace.

Les petits satellites ont également des avantages économiques: d’une part, ils nécessitent un investissement bien inférieur à celui des satellites. Si un nanosatellite peut coûter entre 100 et 200 000 euros, un satellite conventionnel peut entraîner un investissement beaucoup plus important. D’autre part, ils peuvent être mis en orbite en utilisant d’autres lancements. Ces systèmes ouvrent donc la voie à des initiatives spatiales moins coûteuses, comme celles qui sont menées sur le NanoSat Lab.

Banque d’essais de technologies et d’expériences spatiales

L’une des technologies à tester dans le cadre de la ³Cat-1 sera un transistor de grafène développé par le professeur Max Lemme, de l’Institut royal de technologie (KTH) de Stockholm (Suède). Les produits en silicium sont des composants faisant partie de la plupart des dispositifs électroniques couramment utilisés. L’idée sur laquelle travaille le groupe du KTH est de faire du grafène pour les appliquer aux technologies spatiales. L’expérience à l’intérieur du ³Cat-1 servira à vérifier le comportement du graphène dans les conditions de l’espace.

On analysera également l’impact des particules énergétiques fortement chargées par un compteur commercial Geiger, un instrument qui mesure les particules radioactives et les rayonnements ionisants. Le compteur lui-même servira également à mesurer l’impact des rayonnements sur d’autres expériences qui seront testées à bord du nanosatellite.

Les cellules solaires développées par le professeur Pablo Ortega, du Département de génie électronique, conçues pour avoir une bonne performance dans l’espace, et les polymères couramment utilisés dans les composants électroniques seront également testées.

Une autre expérience, développée par les professeurs Manuel Domínguez et Joan Pons et le docteur Sergi Gorreta, est un système micro-électro-électronique résonant qui servira à surveiller, pour la première fois sur place, comme l’oxygène monoatomique attaque un polymère, d’intérêt pour les applications électroniques. L’oxygène monoatomique est très réactif et est présent en orbites de faible altitude.

Un nouveau système de collecte de l’énergie environnementale créé à NanoSat Lab sera également testé à bord du nanosatellite. Cette technologie est basée sur la différence de température entre l’extérieur et l’intérieur du petit satellite (entre 5 °C et 10 °C). L’objectif est d’alimenter perpétuellement la balise de télécommunications qui identifie le ³Cat-1, même au-delà de la durée de vie du petit appareil.

Dans le même ³Cat-1 vérifiera le fonctionnement d’une technologie développée par transmission, sans fil, de l’énergie dans l’espace. C’est le domaine dans lequel Elisenda Bou travaille dans sa thèse de doctorat, qui développe les dos de la ETSETB et de l’Institut technologique du Massachusetts (MIT) des États-Unis. Le transfert d’énergie sans fil est une technique qui permet de distribuer de l’énergie électrique sans support matériel et qui pourrait s’appliquer à des dispositifs domestiques tels que les mobiles, les téléviseurs ou l’Internet des choses.

Dans ce cas, la recherche d’Elisenda Bou, financée par Thales Alenia Space España, repose sur l’utilisation de satellites modulaires, c’est-à-dire de ensembles de modules spécialisés qui, connectés entre eux, agissent comme un seul satellite. Mais il faut savoir comment ils sont affectés par le plasma présent dans l’espace et si le lien d’énergie sans fil se dégrade ou non.

Une plate-forme éducative

Il y a deux ans, la ETSETB a parié sur les nanosatellites comme thème vedette de la matière Projets avancés d’ingénierie (PAE), dans laquelle les étudiants travaillent en groupe pour réaliser un projet concret et complexe. Les nanosatellites sont des appareils de faible volume (environ 10 centimètres cubes), d’un poids inférieur à un kilogramme et qui peuvent être développés entre groupes d’étudiants.

Il s’agit d’un système complexe qui comprend toute la carrière d’ingénieur des télécommunications et de l’électronique, et donc une plate-forme éducative idéale pour mettre en pratique les connaissances acquises en matière de technologies spatiales. Depuis deux ans, l’extension de son utilisation à des fonctions scientifiques et de communication a signifié la démocratisation de l’accès à l’espace.

La conception du ³Cat-1, qui a reçu une forte impulsion du cours passé par les étudiants de la ETSETB, est fait à partir de modules qui pourront être exploités dans les générations futures du petit satellite. En fait, la deuxième version est déjà en cours, le ³Cat-2, objet de la thèse de doctorat de Hugo Carreño. La nouvelle version a une taille similaire à celle d’un folio (20x30 cm et 10 cm) et contiendra des charges utiles centrées sur la télédétection, au moyen de signaux d’opportunité GPS reflétés sur la surface de la mer.

Tant dans la conception de l’ingéniosité que dans les progrès qui vont se déplacer à l’intérieur, ³Cat-1 ont également participé à des études de maîtrise, de doctorat, ainsi qu’à d’autres enseignants et chercheurs de l’UPC ou d’autres centres de recherche.

Qualifier les composants pour l’espace

Le NanoSat Lab est devenu, en deux ans, une infrastructure qui utilise une trentaine de personnes et qui est ouverte aux étudiants et à la communauté scientifique. Depuis mars dernier, il est également au service des petites et moyennes entreprises et entités ou collectifs qui souhaitent lancer de petits satellites dans l’espace. Et c’est que, comme le racontent ses directeurs, le NanoSat Lab est l’une des rares installations européennes (les plus proches sont à Madrid et à Toulouse) qui dispose des ressources nécessaires pour qualifier, tant sur le plan technologique que sur le plan normatif, les composants à mettre en orbite. Ceux-ci, qui ont généralement une origine commerciale et sont conçus pour avoir une durée de vie utile à la Terre, doivent résister aux vibrations du lancement, ainsi qu’aux effets des cycles thermiques extrêmes ou des particules ionisants (radiation solaire).

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Source et image: UPC

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