Sky is not the limit: un satellite de l’X bientôt dans l’espace

Depuis le démarrage du projet IonSat en 2017, les promotions d’étudiants se succèdent et apportent chaque année leur pierre à cet édifice singulier. « Notre défi est particulièrement ambitieux et stimulant », s’enthousiasme Luca Bucciantini, ingénieur de recherche de l’École polytechnique rattaché au Laboratoire de physique des plasmas (LPP*) et directeur technique du CSEP. « Celui de confier à des étudiants dont ce sont les premiers pas dans le milieu, la fabrication d’un satellite de A à Z et d’en suivre toute la mission. Le tout en respectant à la lettre les process et les étapes qu’ils rencontreront potentiellement dans leurs carrières ». 

Ici donc, pas de version allégée ou simplifiée d’un programme spatial comme on peut le voir dans d’autres centres de ce type en France. Armés de leur inventivité, de leur motivation et de nombreux cours théoriques, les élèves du CSEP construisent un nano satellite de la taille d’une boîte à chaussures et sa charge utile, sous l’œil bienveillant d’ingénieurs et de doctorants. Ils bénéficient également d’une expertise de taille : celle des ingénieurs du CNES et d’entreprises du spatial, et en premier lieu ArianeGroup, Thales Alenia Space et Safran, mécènes de la chaire « Espace : sciences et défis du spatial » qui soutient le projet IonSat. 

« Aujourd’hui, notre satellite existe sur le papier. La phase de définition détaillée incluant les simulations thermiques préliminaires** est terminée. Nous relisons notre copie avant d’entrer dans la phase C du projet : l’achat et l’assemblage des différents éléments du module et de sa version de test. S’en suivront quelques essais ». Pour que les étudiants bénéficient des meilleures conditions pour travailler, au plus proche du réel, une salle blanche a été installée dans les locaux du X-Fab au sein du Drahi - X Novation Center. 

Au cours de sa mission, IonSat volera à une orbite très basse (Very Low Earth Orbit – VLEO). C’est un véritable défi car à 300 km d’altitude, la densité de l’atmosphère est telle qu’elle ralentira le satellite et oblige les étudiants à trouver le meilleur moyen de le maintenir sur son orbite. La solution choisie est d’équiper IonSat d’un moteur électrique à iode solide, fourni par une start-up locale (Thrust Me, située à Verrières-le-Buisson et créée par deux chercheurs du LPP). Le dispositif permet de « voyager plus léger », avec une plateforme moins complexe que si elle était équipée d’un classique moteur au xenon. Toutefois, l’iode relargué peut affecter le satellite et l’efficacité de son générateur solaire. C’est pourquoi IonSat embarque un capteur mesurant l’impact de l’iode sur le rendement des cellules photovoltaïques***. Il cohabitera avec un autre dispositif, chargé de son côté de mesurer la densité de l’oxygène atomique dans l’atmosphère ****.

Grâce à ces deux capteurs, les étudiants du CSEP seront en mesure de caractériser l’action du moteur à iode sur la plateforme satellite mais aussi de contribuer à l’amélioration de la modélisation de l’atmosphère terrestre. « Le vol est prévu pour durer un an dont au moins six mois en mission opérative à basse altitude », explique Luca Bucciantini. « Nous ambitionnons également de gérer toute la partie communication avec le satellite en mettant à jour notre station au sol et nos antennes. Pour cela, nous pourrons ouvrir le projet aux étudiants d’autres écoles d’ingénieurs du plateau comme Télécom Paris ». 

En attendant, Luca Bucciantini et ses étudiants entrent en phase de négociation avec le CNES afin de déterminer l’orbite idéale de IonSat : « un compromis entre orientation optimale des panneaux solaires, force de traînée dans l’atmosphère et embouteillages sur le trajet du satellite ». 

*LPP : une unité mixte de recherche CNRS, Observatoire de Paris-PSL, Sorbonne Université, Université Paris-Saclay, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France
** À l’aide de logiciels spécifiques, Ansys et Systema Thermica
*** En collaboration avec le Von Karman Institute (Belgique)
**** En collaboration avec l’Office national d’études et de recherches aérospatiales