L’idée principale pour fédérer l’énergie et le savoir dans le cadre de Louvain4Space a été de construire un projet de Nanosatellite avec un objectif scientifique in fine mais surtout pédagogique au cours de la réalisation du projet. Thales Alenia Space Charleroi est notre partenaire industriel et l’UCL travaille aussi avec des ingénieurs et scientifiques de l’Observatoire royal de Belgique (ROB) et de l’Institut d’Aéronomie spatiale (BISA).
Le nom du nanosat a été choisi par vote: LUNA pour Louvain University NAnosat.
La première étape a été d’envisager un certain nombre de projets de fin d’étude (master) dans le cadre de notre futur nanosatellite. La liste des sujets de mémoires (ou thèses de doctorat) concerne tous les sous-systèmes d’un nanosatellite ainsi que son instrumentation scientifique et la conception et l’analyse de la mission.
Les sous-systèmes d’un nanosatellite et sa charge utile possible ainsi que les liens vers les promoteurs éventuels sont notés ci-dessous :
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Propulsion
Le système de propulsion est l’ensemble des composants qui permettent la mise en orbite du nanosatellite ainsi que son maintien en orbite. Il est constitué de moteurs électriques ou chimiques. Pour obtenir une orbite correcte, il faut prendre en compte les effets de la traînée atmosphérique, des champs magnétiques ou des vents solaires qui dévient le nanosatellite de sa trajectoire. Ces moteurs permettent non seulement la bonne trajectoire, mais également la bonne altitude et la bonne vitesse pour atteindre les objectifs scientifiques.
Encadrement UCL : à déterminer.
Industrie associée : Aerospacelab.
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Puissance
Des panneaux solaires en combinaison avec des batteries sont utilisés pour fournir une source constante de courant électrique au nanosatellite. Le chargeur des batteries est optimisé pour extraire un maximum de puissance des panneaux solaires. Les batteries qualifiées pour opérer en environnement spatial sont utilisées lorsque le nanosatellite n’est pas en plein soleil, et permettent au nanosatellite de continuer à fonctionner.
Encadrement UCL : Marc Bekemans, Bruno Dehez.
Industrie associée : Aerospacelab, Thales Alenia Space Charleroi.
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Communications
Le sous-système de communication utilise des émetteurs, des récepteurs ou des transpondeurs (émetteur et récepteur en un seul système). Il gère l’ensemble des communications vers la Terre. En cas de présence de plusieurs sous-systèmes de communication à bord du même nanosatellite, leur compatibilité électromagnétique doit être soigneusement étudiée.
Encadrement UCL : Danielle Vanhoenacker et Christophe Craeye
Encadrement UCL + ROB : Véronique Dehant et Ozgur Karatekin
Industrie associée : Aerospacelab, AntwerpSpace.
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Superstructure
Le nanosatellite doit survivre aux forces violentes de son lancement dans l'espace. La superstructure du nanosatellite doit également réduire les chocs et les vibrations que des composants internes pourraient subir lors du lancement.
Si le nanosatellite a pour objectif de rentrer dans l’atmosphère et redescendre sur Terre, la superstructure doit être capable de palier au chocs et vibrations associés ainsi qu’à la chaleur due au frottement sur l’atmosphère.
Encadrement UCL : Bruno Dehez, Denis Flandre.
Industrie associée : Aerospacelab.
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Thermique
Le système thermique du nanosatellite doit être capable de réguler la température des composants du nanosatellite car celui-ci subit des variations de températures extrêmes. Les températures oscillent en permanence entre des températures trop chaudes et trop froides pour les composants des instruments et autres sous-systèmes du nanosatellite.
Encadrement UCL : Marc Bekemans.
Industrie associée : Thales Alenia Space Charleroi.
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Attitude
Le nanosatellite doit souvent être orienté en fonction de ses attributions. Par exemple, il doit faire face à la Terre pendant les observations. Un système de contrôle d'attitude permet au nanosatellite de rester correctement orienté. Ce sont souvent des petits moteurs plus faibles que ceux du système de propulsion qui se chargent de l’ajustement d’attitude.
Encadrement UCL : David Bol, Bruno Dehez, Laurent Jacques, Benoit Macq.
Industrie associée : Aerospacelab.
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Télémesure et commande
Le nanosatellite doit recevoir les commandes en provenance de la Terre, doit informer la Terre des opérations effectuées et de son état de fonctionnement, que ce soit pendant sa mise en orbite ou lorsqu’il se trouve sur son orbite nominale. Souvent, un simple système « beacon » est utilisé pour permettre à la station au sol de suivre le nanosatellite en orbite. Des informations supplémentaires sont encore relayées au sol, tels que la température de fonctionnement du nanosatellite, l'état de ses programmes et de son système d'exploitation, ainsi qu'une foule d'autres fonctions internes. Le système de communication permet aussi l’envoi vers la Terre des données en provenance des instruments.
Encadrement UCL : Danielle Vanhoenacker, Christophe Craeye et Denis Flandre.
Encadrement UCL + ROB : Véronique Dehant et Ozgur Karatekin
Industrie associée : Aerospacelab, AntwerpSpace.
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Instruments de charge utilise pour nanosatellite
(TRL = Technology readiness levels, explication en Français, en Anglais avec illustration)
- Bolomètre (Senseur large-bande (VIS-IR lointain), Budget énergétique de la Terre, Contrôle d’attitude) (TRL 6-7)
Encadrement UCL + ROB : Ozgur Karatekin et Zhu Ping
- Radio Science
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GPS (Occultation, Pesanteur, Densité atmosphérique, Total Electron Content (TEC), Navigation) (TRL 9)
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Emetteur VLBI (Repères de référence, navigation) TRL (2)
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Lien radio inter-satellites (Occultation, Pesanteur, Densité atmosphérique, Total Electron Content (TEC), Navigation) (TRL 2)
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Compatibilité électromagnétique (TRL 2)
Encadrement UCL + ROB : Véronique Dehant, Christophe Craeye et Ozgur Karatekin
Industrie associée : AntwerpSpace.
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Atterrisseur (Lander) sur petits corps (Astéroïde/Lune)
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Gravimètre (TRL 4)
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Senseur environnemental (Insolation, Propriétés des particules de poussière) (TRL 3-4)
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Langmuir probe (densité électronique, plasma) (TRL 9)
Encadrement UCL + ROB : Ozgur Karatekin et Zhu Ping
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Radiations spatiales et Effets (Spectromètre, Dosimètre, Résistance aux radiations des COTS)
Encadrement UCL + IASB : Denis Flandre, Mathias Cyamukungu, Sylvie Benck, David Bol et Viviane Pierrard
Encadrement TAS : Marc Bekemans
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Imagerie, exploitation des données de cameras visible ou hyper-spectrale (images dans tout le spectre électromagnétique, identification de matériaux, détection de processus) (TRL 9)
Encadrement UCL : Laurent Jacques, Benoit Macq -
Imageur spectral VISION à bord de PICASSO (occultations solaires ou lunaires dans la télédétection de l'ozone (TRL 6)
Encadrement UCL + IASB : Didier Fussen -
Star-tracker (capteur d'étoiles utilisé pour l’orientation/Contrôle d’attitude du nanosat) (TRL 2-9)
Encadrement UCL + ROB : Véronique Dehant et Ozgur Karatekin
Industrie associée: Aerospacelab -
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- Bolomètre (Senseur large-bande (VIS-IR lointain), Budget énergétique de la Terre, Contrôle d’attitude) (TRL 6-7)
- Conception et Analyse de Missions
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Exploitation des données
Des équipes de recherche/enseignement constituées lors de la Conception et Analyse de Missions étudient les synergies possibles, notamment dans le cadre de l’exploitation des données. Ainsi, deux instruments dont la complémentarité permet d‘atteindre d’avantage les objectifs de la mission en terme d’enseignement et de recherche seraient à privilégier dans le choix de la charge utile. Cela suppose que des plans préliminaires d’exploitation des données aient été élaborés sur base des simulations ou d’expériences au sol afin de démontrer la faisabilité des développements et d’études collaboratives impliquant plusieurs types d’instruments ou de données.
Encadrement : Tous UCL + Tous partenaires (à déterminer). -
Segment sol
Pour envoyer les commandes et recevoir les données du nanosatellite, il faudra développer un segment sol. Il s’agit d’une station qui envoie et reçoit un signal radio vers le nanosat. Derrière ces envois et réceptions, il faut une organisation qui a beaucoup de visibilité et pourrait être faite par les étudiants.
Encadrement: Le Coordinateur et tous les partenaires.
