Le vol spatial a rassemblé 64 cubesats sur un seul Falcon 9 et a les marques pour le prouver.

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Le concept de missions de covoiturage à grande échelle, où des dizaines de cubesats ou d’autres smallsats sont lancés sur une seule fusée, présente des avantages évidents pour certains utilisateurs de smallsat. Parce que les gros lanceurs ont généralement des coûts par kilogramme de charge utile plus bas que les petits véhicules, les utilisateurs peuvent obtenir des prix plus bas pour le lancement de smallsats, à condition que la mission de covoiturage partage la orbite désirée au moment voulu.

Mais ces missions ne sont pas sans défis, tant pour le fournisseur de lancement que pour les opérateurs de satellites. Le regroupement d’un grand nombre de satellites provenant de nombreux clients pose des problèmes techniques, logistiques et réglementaires au fournisseur de lancement, tandis que les opérateurs ne savent souvent pas exactement où se trouvent leurs satellites après leur déploiement.

Un Falcon 9 décolle le 3 décembre pour la mission SSO-A SmallSat Express de Spaceflight. Crédit: SpaceX

Un exemple typique est la mission SSO-A organisée par Spaceflight Inc. et lancée sur un Falcon 9 SpaceX en décembre 2018. Spaceflight a acheté l’intégralité du Falcon 9, plutôt qu’une capacité excédentaire pouvant être disponible pour les charges secondaires. satellites pour 53 clients, y compris des agences gouvernementales américaines, des entreprises et d’autres organisations.

Ce manifeste était «en constante évolution» dans les mois qui ont précédé le lancement, a rappelé Jeffrey Roberts, qui dirigeait la mission SSO-A à Spaceflight, lors d’une présentation à la conférence annuelle sur les petits satellites de l’Utah State University, le 7 août. savions que nous allions avoir des clients qui changeaient d’entrée et de sortie. Nous n’en avions pas prévu autant que nous l’avions fait », a-t-il déclaré.

Un manifeste qui change chaque semaine, a-t-il déclaré, nécessite une approche flexible pour accueillir les charges utiles au moment de leur entrée ou de leur sortie de la mission. Au final, 22 changements ont été apportés à l’architecture de la mission et un nombre beaucoup plus important de tests techniques et de commentaires des clients.

Alors, comment intégrez-vous 64 satellites pour un seul lancement? « Eh bien, c’est un à la fois », a déclaré Roberts. La plupart des satellites ont été intégrés dans une installation Spaceflight près de Seattle, puis acheminés par camion jusqu’au site de lancement de la base aérienne de Vandenberg. Une douzaine de petits satellites plus importants ont été intégrés sur le site de lancement.

Le lancement lui-même, at-il dit, s’est déroulé comme prévu. «Tous les déploiements prévus ont eu lieu», a-t-il déclaré, dans une séquence soigneusement chorégraphiée pour empêcher les satellites d’entrer en collision les uns avec les autres.

Il y avait cependant un changement de dernière minute à ces plans. Un client, a-t-il dit, avait verrouillé son cubesat dans son distributeur, restant attaché à l’adaptateur de charge utile. « Ils étaient incapables d’obtenir les licences appropriées », a-t-il déclaré. «Ils ont juré qu’ils allaient l’obtenir et nous les avons intégrés à condition qu’ils doivent montrer leurs licences. Ils ne l’ont pas fait, alors nous avons scellé le conteneur.

Spaceflight n’a pas identifié ce satellite, mais des sources de l’industrie ont indiqué qu’il s’agissait d’Elysium Star 2, un cube d’une unité fourni par Elysium Space, une entreprise proposant de faire voler par avion des restes incinérés dans l’espace. Thomas Civeit, fondateur et directeur général d’Elysium Space, a confirmé que son satellite restait connecté à l’adaptateur de charge utile. « Elysium Space a bien reçu une licence pour son cubesat mais je suppose que Spaceflight a pris sa décision en fonction de multiples facteurs, dont sa relation avec toutes les agences impliquées dans le processus », a-t-il déclaré le 13 août.

Cependant, il a ajouté qu’il était convaincu que le cubesat avait atteint l’espace. «Tout le monde voulait trouver un moyen efficace d’atteindre l’objectif de la mission en plaçant nos capsules de cendres en orbite terrestre. C’était une bonne façon de le faire.»

La complexité de la mission a posé des problèmes d’identification et de poursuite des satellites. Roberts a déclaré que quatre des cubesats n’étaient pas en contact après leur déploiement. Huit autres, dit-il, restent «non réclamés» en ce que leurs opérateurs n’ont pas encore informé le Centre d’opérations spatiales combinées (CSpOC) de l’US Air Force, lequel des objets sur lesquels il suit le lancement est leur satellite.

Roberts a dit plus tard que les cubesats non réclamés ne sont pas nécessairement morts, mais que leurs opérateurs, pour une raison quelconque, n’ont pas contacté le CSpOC. «Il faut discuter de la manière de renforcer la coopération avec le CSpOC», a-t-il déclaré. « Spaceflight explore des options pour encourager fortement la conformité. »

COMMENT SUIVRE VOTRE CUBESAT

Les opérateurs de satellites ont souvent du mal à savoir quel satellite leur appartient, surtout juste après leur lancement. Lors d’une mission de covoiturage avec des dizaines de satellites déployés à peu près au même moment et sur les mêmes orbites, il est difficile de déterminer quel satellite est un défi et il est donc difficile de déterminer à quel satellite transmettre les commandes.

«Nous ne sommes pas contre une autre mission de type SSO-A. Si le marché l’exige, nous savons le faire. »Jeffrey Roberts, responsable de la mission SSO-A de Spaceflight. Crédit: vol spatial

Cela peut aussi être une course contre la montre. «Les 24 premières heures qui suivent votre lancement sont critiques», a déclaré Kasandra O’Malia de Millennium Engineering and Integration (MEI) au cours d’une présentation à SmallSat le 4 août. « Vous devez entrer en contact avec votre vaisseau spatial dès que vous le pouvez pour traiter les anomalies. »

MEI soutenait une mission de la Garde côtière américaine appelée Polar Scout qui pilotait deux cubesats de six unités sur le vol SSO-A. Ils ont pu identifier leurs satellites un jour après leur lancement grâce à un réseau de stations au sol; en utilisant leur meilleure estimation des orbites des satellites, ils transmettaient des commandes chaque fois que les satellites étaient censés être à portée. Lorsque les satellites ont reçu les commandes et ont commencé à émettre et à renvoyer les données des récepteurs GPS embarqués, ils ont pu affiner les orbites.

Alors que cette approche leur permettait de contacter et d’identifier les deux satellites en une journée, ils ont attendu 20 jours avant de notifier officiellement le CSpOC. «Nous étions très confiants d’avoir identifié l’identité de ces identifiants», a-t-elle déclaré après avoir finalement contacté le CSpOC, citant l’expérience passée d’identification erronée de satellites qu’il n’était «pas trivial» de corriger avec l’Air Force.

L’Université technique de Munich a également utilisé des transmissions radio pour identifier son cube MOVE-2 sur SSO-A. Sebastian Rueckerl a déclaré que le satellite aurait pu être l’un des objets contenus dans les données de suivi du CSpOC. Son équipe a pu déterminer lequel était MOVE-2 en mesurant le décalage Doppler de ses transmissions lorsqu’il passait sur une station au sol et en le comparant aux décalages Doppler attendus de chacun des objets candidats. Le signal mesuré « correspondait parfaitement » au signal attendu de l’un des objets.

D’autres approches, cependant, ne reposent pas sur les émissions radio des satellites eux-mêmes, offrant un moyen potentiellement plus robuste d’identifier un satellite qui pourrait avoir des problèmes de transmission ou ne serait pas conçu pour le faire.

Deux de ces approches – chacune décrite par leurs développeurs comme des « plaques d’immatriculation » pour des cubesats – ont été utilisées séparément par des missions à la fin de 2018. SRI International a développé l’étiquette d’identification CubeSat, ou CUBIT, en tant que petit ajout aux cubesats qui transmet un signal identifiant ce satellite. Le système, qui ne pèse que 20 grammes environ, est conçu pour fonctionner indépendamment du reste du Cubesat, y compris de sa propre batterie.

«CUBIT est essentiellement une plaque d’immatriculation radioélectrique pour les cubesats», a déclaré Samson Phan de SRI dans une présentation à la conférence le 8 août. « Cela nous permet de fournir à chaque cube un identifiant unique. »

Crédit: Graphique de vol spatial

SRI a travaillé avec deux organisations utilisant des satellites «passifs» dépourvus de radios sur SSO-A pour intégrer CUBIT à leurs satellites. L’un d’eux était Elysium Star 2, qui n’a pas été déployé à partir de son distributeur. L’autre était Enoch, un cube de trois unités développé par le musée d’art du comté de Los Angeles et mettant en vedette un buste du défunt astronaute afro-américain Robert Lawrence Jr.

Phan a déclaré qu’ils avaient reçu un signal du CUBIT à Enoch le lendemain du lancement, confirmant que le satellite avait été déployé. Un mois plus tard, SRI détectait à nouveau le signal CUBIT d’Enoch, ce qui leur permettait de relier Enoch à un objet spécifique du catalogue CSpOC. «CUBIT fonctionne réellement», a-t-il déclaré.

Le laboratoire national de Los Alamos a testé une plaque d’immatriculation différente de cubesat, appelée identifiant optique de ressources extrêmement faibles (ELROI), sur un autre cubesat appelé NMTSat qui a été lancé lors du lancement du Rocket Lab Electron, sponsorisé par la NASA, qui identifie le satellite pouvant être détecté par de petits télescopes au sol.

Le NMTSat, construit par les étudiants, était équipé de radios, mais n’a pas réussi à contacter les stations au sol après le lancement. David Palmer de Los Alamos a déclaré lors d’une conférence du 8 août qu’il avait essayé de rechercher le signal optique du ELROI sur le cubesat en se basant sur les éléments orbitaux des divers objets non identifiés associés au lancement, sans toutefois rien voir.

« Peut-être qu’ELROI ne fonctionne pas, ou peut-être devons-nous tout simplement regarder de plus près, alors nous allons regarder de plus près », a-t-il déclaré, ajoutant que le laboratoire utilisera des dispositifs ELROI sur deux autres cubesats en 2020.

Les développeurs Smallsat sont prometteurs à la fois dans CUBIT et ELROI, bien que les deux soient encore expérimentaux. « Je ne pense pas qu’il y ait quelque chose de vraiment COTS – prêt à l’emploi – pour le moment », a déclaré O’Malia, « mais je prévois que dans les deux à cinq prochaines années, cela sera courant. Nous allons mettre quelque chose sur nos cubesats qui permettra probablement à CSpOC d’identifier ces vaisseaux spatiaux beaucoup plus rapidement. ”

En ce qui concerne Spaceflight, la société n’a pas prévu de mission similaire à celle de SSO-A dans un avenir proche. «Garder plus de 50 clients dans une mission est extrêmement difficile», a déclaré Roberts, tandis que la société se concentrait plutôt sur des missions de covoiturage plus petites.

Mais, a-t-il ajouté, «nous ne sommes pas opposés à une autre mission de type SSO-A. Si le marché l’exige, nous savons le faire. « 


 » Source (traduit de l’anglais) : Spacenews

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