PICSEL - Technologies et instrumentations spatiales

Objectifs :

La conception, la réalisation, la validation et l’exploitation d’instruments spatiaux, que ce soit pour l’Observation de la Terre ou les Sciences de l’Univers, requièrent la mise en œuvre de technologies et de techniques bien particulières, à toutes les étapes d’un projet spatial. Celles-ci permettent de réaliser des instruments non seulement adaptés à l’environnement sévère mais répondant également à l’exigence de fiabilité qui en découle.

Ces techniques spécifiques, ainsi que les technologies de pointes associées, seront présentées en prenant comme exemple la conception et la réalisation d’un instrument d’observation pour l’astrophysique, tout en présentant, quand cela est possible la déclinaison de celles-ci pour des missions d’observation de la Terre ou pour des domaines industriels autres.

Débouchés et perspectives d'emploi :

Ingénieur avec une coloration optique ou mécanique opérant à l’interface des deux thématiques et maitrisant les enjeux et les problématiques liés à l’environnement spatial. Acquisition de compétences pointues dans les techniques et technologies spatiales permettant de mener à bien des développements dans ce secteur (R&D, développement de systèmes, projets industriels...) en lien direct avec les grands industriels du domaine (Thales, Airbus, etc.)

Contenu :Introduction aux techniques spatiales

Ce court module présentera le contexte et les bases de la préparation d’une mission spatiale, notamment en termes de Phasage, de Niveau de Maturité (TRL) et de Qualité ainsi que la déclinaison des contraintes spécifiques au spatial sur les techniques et technologies associées.

Techniques d'analyse spectrale

Ce module a pour but de faire découvrir les différentes techniques d’analyse spectrale utilisées en astrophysique, mais que l’on rencontre aussi pour certaines dans d’autres domaines y compris dans l’industrie.

• Introduction à l’analyse spectrale et techniques de spectro 3D
• Spectrographes à Transformée de Fourrier (FTS)
• Spectrographie dispersive : GRISM & réseaux holographiques
• Spectrographe multi-objet et dissecteurs d’images

Maîtrise du front d'onde

Ce module présentera les différentes techniques permettant de contrôler et maintenir la qualité du front d’onde d’un télescope ou d’un instrument spatial (optique active/adaptative spatiale) et abordera cette problématique pour l’astronomie et pour l’observation de la Terre.

• Compensation des aberrations dans un système optique
• Introduction générale, description d’un système d’Actif/Adaptatif
• Dimensionnement et techniques de reconstruction
• Analyse de front d’onde : concept général et exemples (Shack-Hartman, Pyramid, etc.)

Opto-mécanique spatiale

Ce module permettra d’aborder la conception d’un système opto-mécanique spatial, depuis sa définition, en passant par sa modélisation thermomécanique et l’insertion de systèmes d’actionnement et de mesure, jusqu’à la préparation des tests fonctionnels.

• Analyse du besoin : définition de cas / spécifications / analyse fonctionnelle
• Modélisation Thermodynamique : éléments finis /Modèles thermiques & dynamiques / modélisations des chocs / liens avec les essais et l’optique
• Opto-mécanismes spatiaux : contraintes spatiales / capteurs / moteurs & actionneurs / contrôle-commande

Assemblage, intégration, tests / validation

Ce module abordera la phase de qualification d’un instrument ou système spatial, notamment les différents tests en environnements (vide, thermique, vibrations) réalisés au cours de l’intégration puis de la validation du système.

• Introduction aux essais : fonction des essais d’environnement / criticité, responsabilité / notion de qualité
• Technique du vide : rappels de cinétique des gaz / principaux systèmes de pompage / calcul d’un système de pompage / Mesures du vide
• Thermique :  transferts thermiques / fluides et machines cryogéniques / mesures de températures
• Vibrations : introduction et rappels théoriques / simulation, préparation et conduite des essais / dépouillement des essais / contrôle-commande

Equipe pédagogique :

• Jean-Luc Beuzit, Michael Carle, Elodie Choquet, Kjetil Dohlen, Christophe Fabron, Marc Ferrari, Marc Jaquet, David Le Mignant, Laurent Martin, Benoit Neichel, Eric Prieto, Jean-François Sauvage, Thierry Fusco
• Responsable LAM :  Marc Ferrari

Intervenants industriels (TBC) :

Thales-Alenia-Space (TAS), Airbus Defense & Space (ADS),Bertin Technologies...

• Option PICSEL