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Après neuf ans de préparation, un satellite conçu et construit par des étudiants est en cours de préparation pour être lancé en orbite, où il servira de banc d’essai à un nouveau type de télescope spatial qui s’assemble en vol à partir de plusieurs composants.

Construire un télescope dans l’espace

Avec les télescopes actuels, plus leur miroir primaire est grand, plus ils peuvent capter de lumière et mieux ils peuvent créer d’images. À l’heure actuelle, les télescopes spatiaux ont une taille limitée et doivent être repliés pour s’intégrer aux fusées qui les lancent dans l’espace.

Par exemple Hubble a un diamètre de 2,4 mètres, et le télescope spatial James Webb aura un diamètre de 6,5 mètres lors de son lancement en 2021. Pour construire un télescope de plus de 10 mètres, les scientifiques et les ingénieurs devront développer de nouvelles conceptions modulaires pour être envoyé dans l’espace en plusieurs morceaux, même sur plusieurs fusées.

En 2008, une série d’ateliers à l’Institut d’études spatiales de Keck (KISS) a inspiré une mission à faible coût pour démontrer la faisabilité de l’envoi d’un télescope dans l’espace et de l’assembler une fois en orbite.

L’AAReST a été construit en grande partie par des étudiants

Ce télescope, connu sous le nom d’AAReST (assemblage autonome d’un télescope spatial reconfigurable), a été conçu et construit en grande partie par des étudiants du cours d’ingénierie aérospatiale Ae 105 de Caltech, en collaboration avec le Surrey Space Center Institut des sciences et techniques spatiales. Au fil des ans, ces étudiants ont planifié la mission et conçu ce télescope. Avec le vaisseau spatial presque terminé, 2018 marquera la conclusion du projet AAReST pour les étudiants Ae 105. Le lancement du satellite AAReST sur une fusée de l’Institut indien de recherche spatiale (ISRO) est prévu pour 2019.

Ae 105 est une classe d’un an enseignée par Oscar Alvarez-Salazar, Andy Klesh, Scott Ploen et Dan Scharf, instructeurs du JPL. À Caltech, l’ingénieur aérospatial Sergio Pellegrino est le coordinateur du campus d’AAReST et John Baker, chef de projet. Au cours des dix dernières années, les étudiants d’Ae 105 ont été confrontés à d’innombrables problèmes techniques et de conception concernant ce projet. Selon Pellegrino, le défi le plus important auquel la classe a été confrontée est de loin celui de l’information: comment transmettre des informations d’une génération à une autre.

« La continuité est un défi dans chaque projet. Vous devez toujours faire face au fait que les gens partent parce qu’ils prennent leur retraite ou obtiennent des emplois différents. Mais dans notre cas, la totalité du personnel a été remplacée chaque année », explique Pellegrino Professeur de génie aérospatial et de génie civil et chercheur principal au JPL. « Dans un projet normal, les membres de l’équipe sortants produisent des comptes rendus détaillés. Pour nous, cela ne suffisait pas. »

Pour faire face au chiffre d’affaires, Pellegrino a invité de nombreux anciens étudiants à rester comme mentors dans les classes Ae 105 entrantes. Cela a finalement engendré une deuxième classe, Ae 205, Advanced Space Project, pour officialiser le rôle de mentorat des étudiants. Le mentorat des étudiants, associé au fait que la mission se déroulait réellement dans l’espace, s’est traduit par une expérience unique et précieuse selon les personnes qui ont suivi le programme.

Une expérience importante post-universitaire

«Avoir une forme d’expérience pratique est très utile après l’université pour trouver un emploi», explique Lee Wilson, qui travaille actuellement sur la conception de vaisseaux spatiaux chez Deep Space Industries à San Jose. « Ce projet m’a permis de tester les vibrations et de concevoir, assembler et intégrer des engins spatiaux. »

Thibaud Talon, qui a pris Ae 105 au cours de l’année scolaire 2013-14 et qui reste impliqué dans le projet en tant qu’étudiant diplômé, fait écho aux sentiments de Wilson.

« Comme le cours est dispensé par des ingénieurs du JPL, j’ai commencé à créer un réseau au JPL. Je rencontre encore, parle et travaille parfois avec les professeurs qui m’ont enseigné lorsque j’étais au Ae 105 », explique Talon. « De plus, travailler sur une mission spatiale est un excellent ajout à mon CV. Comme de nombreuses personnes travaillant dans l’industrie spatiale l’ont expliqué; une telle expérience est très précieuse et examinée lors de la candidature à un emploi. La participation à un tel projet vous apprend de nombreux concepts quant à la conception d’une mission spatiale difficile à apprendre. »

La conception finale comprend plusieurs unités

La conception finale que les élèves ont conçue pour le vaisseau spatial AAReST comprend une unité centrale contenant le système d’attitude et de contrôle, la radio et les antennes, ainsi que deux miroirs rigides. Autour de cette unité centrale se trouvent deux engins spatiaux plus petits contenant des miroirs déformables qui seront co-focalisés avec les miroirs rigides de l’engin spatial principal. L’engin est petit, mesurant seulement 46 x 34 x 30 centimètres. Une fois en orbite, les deux engins spatiaux plus petits se détacheront de l’engin principal en fendant des boulons, puis flotteront à environ 30 centimètres de l’engin spatial avant de se reconnecter au corps principal, dans une configuration plus large via des électroaimants.

Le projet final de la classe Ae 105 de cette année était axé sur les essais de l’engin principal, en veillant en particulier à ce que le recul des boulons fendus ne jette pas les segments latéraux trop loin du vaisseau spatial principal.

La classe Ae 105 ne se concentrera plus sur l’AAReST, mais il reste encore plusieurs détails à régler avant le lancement du vaisseau spatial. Pellegrino prendra donc un congé sabbatique au cours de l’année académique 2018-1919 pour travailler avec les étudiants seniors sur le projet. Soon-Jo Chung, professeur agrégé en aérospatiale et chercheur scientifique à la Bren Scholar et au JPL, prendra la direction de l’Ae 105 et choisira un nouveau projet à aborder par ses étudiants.

Pellegrino explique que les étudiants de Caltech travaillant sur l’AAReST ont appris à collaborer à travers les continents et à acquérir des compétences qui continueront de les servir dans les années à venir. En outre, il est fier d’avoir donné à plusieurs générations d’étudiants en aérospatiale la possibilité de travailler sur une véritable mission spatiale. Lorsque la mission sera lancée en 2019, des dizaines d’étudiants de Caltech, ainsi que leurs collaborateurs observeront et retiendront leur souffle pour voir si leur travail acharné sera payant.

Un sentiment d’excitation et de joie

Manan Arya, un étudiant de l’Ae 105 de 2011 qui travaille actuellement sur de grandes structures de vaisseaux spatiaux déployables chez JPL, déclare qu’il a hâte de regarder le lancement. « Dans l’ensemble, c’est un sentiment d’excitation et de joie que quelque chose sur lequel j’ai travaillé finisse dans l’espace, mêlé à la nervosité que tous les ingénieurs doivent ressentir quand ils appuient sur le bouton « on » et espèrent qu’il s’allumera réellement.  »

La mission AAReST est un effort de collaboration entre Caltech, l’Université de Surrey en Angleterre et l’Institut indien des sciences et technologies spatiales. Le projet AAReST a reçu un financement de KISS; Division d’ingénierie et de sciences appliquées de Caltech; et le Fonds pour l’innovation dans l’éducation, a été rendu possible en partie par Caltech Associates.

Source : Caltech