Plate-forme (astronautique)

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Le module de service, appelé aussi plate-forme ou « bus » dans le jargon spatial rassemble les servitudes d'un satellite alors que les fonctions liées à la mission sont rassemblées dans la charge utile.

Dans un satellite (en orbite autour de la Terre ou une autre planète) ou une sonde spatiale, il est convenu de distinguer des fonctions propres à chaque mission (télécommunications, observation, etc.) et des fonctions de servitudes qu'on retrouve quasi systématiquement.

Quelles sont les principales fonctions du module de service ?

Structure

Article détaillé : conception des structures des satellites ou des sondes spatiales.

La plate-forme joue tout d'abord un rôle mécanique, en offrant une structure d'accueil pour les principaux sous-ensembles fonctionnels du satellite. Elle assure également en général l'interface mécanique avec le lanceur. La structure du satellite est fortement sollicitée lors du tir, où elle est soumise aux accélérations engendrées par le lanceur ainsi qu'aux effets acoustiques (bruit des moteurs) subis lors des phases atmosphériques du vol.

Principales technologies sous-jacentes

• Les matériaux composites à base de fibres de carbone

Contrôle du vol

Article détaillé : contrôle d'attitude.

Tête optique de viseur d'étoiles

Tête optique de capteur de Terre

Le second rôle est d'assurer le contrôle du vol, au sens large : un satellite doit être « piloté » du point de vue de son attitude (orientation dans l'espace) et de ses paramètres orbitaux (sa trajectoire, sa position sur une orbite donnée). La fonction qui joue le rôle du pilote s'appelle système de contrôle d'attitude et d'orbite (SCAO).

Le SCAO utilise des capteurs (on dit aussi senseurs, mot dérivé de l'anglais sensor) pour déterminer l'attitude du satellite : typiquement on utilise des capteurs optiques qui mesurent la position du Soleil, de la Terre ou des étoiles. Ces informations sont souvent complétées par des gyromètres qui mesurent les vitesses angulaires du satellite autour de ses axes.

La détermination d'orbite est en général assurée par le sol via des mesures de distances, mais l'émergence de techniques de navigation comme le GPS permet d'assurer cette restitution à bord.

Le pilotage proprement dit s'effectue alors par le biais d'actionneurs (on parle également d'actuateurs, mot dérivé de l'anglais actuator) qui engendrent des forces et des couples ; on utilise principalement :

• des moteurs-fusée chimiques ;
• des moteurs plasmiques ou ioniques* des roues de réaction ;
• des voiles solaires ;
• des actionneurs magnétiques.

Propulsion

Le troisième rôle de la plate forme est d'assurer la mise en œuvre d'un système de propulsion chimique ou électrique. Dans un système de propulsion chimique, outre les moteurs (lien tuyère) proprement dits, on va retrouver des réservoirs d'ergols ainsi que d'un gaz pressurisant (hélium en général) qui chasse les ergols vers les moteurs. Les systèmes de propulsion électrique utilisent en général du xénon qui sera ensuite accéléré par un dispositif ionique ou plasmique.

Principales technologies sous-jacentes

Ce sont en général celles liée à la propulsion spatiale.

Génération, stockage et conditionnement d'énergie

La quatrième fonction du module de service consiste à assurer l'alimentation du satellite ou de la sonde en énergie. Dans la plupart des applications, on utilise des cellules photovoltaïques qui convertissent l'énergie de la lumière du Soleil en électricité. Seules des applications militaires ou des sondes destinées à s'éloigner du Soleil mettent ou ont mis en œuvre des générateurs nucléaires.

Les cellules solaires sont regroupées soit sur la « peau » du satellite pour les satellites spinnés, soit sur des panneaux, en général déployables.

L'énergie produite par les cellules solaires est stockée dans des batteries d'accumulateurs de différentes technologies, la plus récente dite lithium-ion offrant de bons rapports poids/performances.

L'énergie électrique, qu'elle provienne directement des panneaux solaires ou des batteries, est distribuée aux équipements du bord via un système de régulation qui fournit en général du courant continu sous une tension constante.

Principales technologies sous-jacentes

• les technologies de conversion photovoltaïque
• les générateurs à radioisotopes

Contrôle thermique

Article détaillé : Contrôle thermique des engins spatiaux.

Quoique cette fonction ne soit pas réduite au seul module de service, elle joue un rôle majeur dans un satellite ou une sonde. Elle a pour objet de s'assurer que les composants du satellite, qu'il s'agisse de la structure ou des équipements, restent dans des plages de température compatibles avec les performances et la durée de vie. Il s'agit donc de gérer les échanges de chaleur entre le satellite et son environnement, d'une part, ainsi que les échanges de chaleurs entre différents composants, d'autre part.

On distingue le contrôle thermique passif du contrôle thermique actif.

Le contrôle passif vise, au moyens de dispositifs passifs (peintures, isolants multicouches, réflecteurs, caloducs, etc.) à maîtriser les transferts de chaleur qui s'opèrent par conduction des matériaux et par rayonnement.

Le contrôle thermique actif met en œuvre des boucles de régulation pour réchauffer certaines zones au moyen de résistances chauffantes. On utilise aussi, dans certains cas, des circuits à pompage actif pour assurer le transport de chaleur entre zones.

Voir aussi

• Le module de service Apollo rendu célèbre par l'odyssée de la mission Apollo 13.
• La plate-forme Spacebus, développée au Centre spatial de Cannes Mandelieu.
• La plate-forme multimission PROTEUS.
• La filière Myriade.
• La plate-forme PRIMA développée initialement par Thales Alenia Space pour l'Agence spatiale italienne (ASI): satellites Sentinelle-1 et Sentinelle-3 de l'Agence spatiale européenne

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