Recension : Electronics for Space

27 mars 2019, 08:36
Recension : Electronics for Space
Recension : Electronics for Space
Dans les dernières décennies du siècle précédent, il était souvent intéressant de construire ses propres appareils électroniques car l'équivalent n'existait pas dans le commerce ou à des prix (très) nettement supérieurs aux dispositifs « maison ». Ce n'est plus le cas aujourd'hui. Dans de nombreux cas, pour ne pas dire la plupart du temps, vous trouvez en ligne toute sortes de modules et d'appareils pour presque rien. Pour autant, l'électronique « maison » reste intéressante pour les projets de test et de mesure. Et l’électronique spatiale est une application qui relève précisément de ce domaine.

Construire mon propre satellite ?

« Parfait », vous dites-vous. « Mais pourquoi me lancer dans des projets d'électronique spatiale ? ». Tout simplement parce que vous pouvez le faire. L'information est peu répandue, mais les vols spatiaux commerciaux réservent souvent un strapontin pour les satellites amateurs. Il existe même des normes de volume pour les satellites de loisir. Nombre de clubs de radioamateurs, mais aussi d’équipes d'étudiants en école d'ingénieur, travaillent au développement de satellites amateurs. Alors pourquoi pas vous ?

Un livre consacré à ce sujet

Le plus difficile est souvent de savoir par où commencer. L'ouvrage présenté ici propose une introduction au domaine en détaillant tous les aspects de la construction d'appareils électroniques pour les applications spatiales, ainsi que les processus de lancement et de communication des engins spatiaux. Vous n'y découvrirez pas comment réaliser un satellite, car cette question concerne les constructeurs de ces dispositifs. Cet ouvrage décrit surtout les difficultés spécifiques que vous aurez à surmonter et tous les éléments à prendre en compte pour mener à bien ce projet. Le livre contient les procédures et les protocoles utilisés, ainsi qu’une partie consacrée à l’histoire du domaine et d'autres informations générales intéressantes.

L’espace, un environnement rude pour l'électronique

Après un historique succinct de l'exploration spatiale, est abordé l'environnement agressif dans lequel votre satellite va devoir survivre. Exposée aux vibrations et aux chocs du lancement, mais aussi aux variations extrêmes de température, aux rayonnements et aux impacts de micrométéorites et débris, l'électronique spatiale doit être à toute épreuve. Outre la possibilité de détruire tout simplement le satellite, ces effets peuvent créer des erreurs et des incidents (déclenchements de composants, basculements de bits dans les circuits numériques, bogues, circuits grillés, etc.). Il n'est donc pas étonnant que des versions durcies spécifiques de composants standard existent pour ces applications.

 

hole in spacecraft
Les micrométéorites sont redoutables pour les satellites (source : NASA/Wikipedia).

Le troisième chapitre introduit les missions spatiales et leur influence sur l'orbite opérationnelle et la conception du satellite. Le chapitre suivant aborde les sous-systèmes types que vous devrez intégrer dans votre satellite pour réaliser la mission. Vous aurez bien entendu besoin d'un ordinateur de bord, ainsi que d'un module de communication associé et d’un système d'alimentation approprié. Il ne faudra pas non plus oublier le système thermique qui permettra de réchauffer et de refroidir vos précieux dispositifs électroniques. Vous aurez sans doute également besoin d’un module de contrôle d'attitude pour maintenir le satellite orienté vers le point recherché, mais aussi pour connaître sa position.

Cubesat et nanosatellites

Tous ces éléments doivent être embarqués dans un nano- ou picosatellite. Le format le plus courant est celui du Cubesat 1U, un cube de 10 x 10 x 10 cm, mais il existe aussi d’autres tailles (2U, 3U, etc.).

Les appareils à incorporer dans le satellite ayant été définis, il reste à les construire. Le chapitre 5 concerne le choix du matériel et des composants ainsi que les techniques de conception redondante. Il aborde également les risques relatifs à l'utilisation de composants commerciaux de série (dits « COTS ») dans l’espace. Le chapitre 6 aborde de manière détaillée la classification ainsi que les procédures de test et de sélection des composants adaptés aux applications spatiales. Le chapitre 9 revient sur ce sujet en proposant un certain nombre de techniques concrètes pour qualifier les composants.

 
1U Cubesat
Kit Cubesat (1U) (source : Wikipedia)

Ne pas oublier la station au sol

Envoyer un satellite dans l'espace n'est pas très utile si vous ne pouvez pas communiquer avec lui. C'est ici qu'entrent en jeu les stations au sol, décrites au chapitre 8. Outre la description de l’organisation type d’une station au sol, une attention particulière est accordée à la communication entre les stations et les contrôleurs, mais aussi entre les stations et les satellites. Le créneau horaire de communication avec un satellite étant, dans la plupart des cas, limité à quelques minutes par jour — ce qui suppose qu'il soit à portée de la station au sol — il est essentiel d'utiliser des protocoles de communication clairs et parfaitement définis. Vous ne souhaitez évidemment pas perdre de temps parce que les membres d'une équipe ne se comprennent pas, et il est probable que vous envisagerez un mécanisme efficace pour consigner les paquets de données perdus ainsi qu'un moyen permettant de les réémettre.

Conclusion

Dans l'ensemble, l'ouvrage Electronics for Space est intéressant à lire, même si vous n'avez pas dans l'immédiat de projet de programme d'exploration spatiale. Bien que ce livre ne vous indique pas comment concevoir et construire un satellite, il contient énormément d'informations utiles et intéressantes à propos des applications d’électronique spatiale et du fonctionnement des missions. Cet ouvrage aurait été sensiblement meilleur ici ou là s'il avait été soigneusement révisé par un éditeur de langue maternelle anglaise et si les sections avaient été numérotées et incorporées dans la table des matières. Mais cette remarque tient à mon perfectionnisme.
 
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