Constellaction Septembre 2023

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Constell'Actions n°2

Septembre 2023

SOMMAIRE

KINÉIS CONSTELL’ ACTIONS

Kinéis Constell’Actions est la newsletter mensuelle consacrée aux points d’avancements de la conception et du déploiement du système de connectivité Kinéis pour l’Internet des Objets (IoT). Dans quelques mois, le premier lancement prévu au printemps 2024 en Nouvelle-Zélande initiera la mise en orbite de la constellation des 25 nanosatellites. Cet été, à Toulouse, chez nos partenaires et nos prestataires, ou encore dans le monde, les équipes ont poursuivi leurs actions pour mener à bien la réussite de l’aventure humaine et spatiale de Kinéis. Bienvenue à bord et bonne lecture !

EXAMEN DE PASSAGE RÉUSSI POUR LES TESTS TVAC DU

PROTO-FLIGHT MODEL

Les équipes de Kinéis et d’Hemeria (en charge du développement, de la fabrication de la plateforme et de l’intégration du satellite), ont mené les tests TVAC (Thermal VACuum) du premier satellite, dénommé Proto-Flight Model (PFM), chez Thales Alenia Space (TAS) à Toulouse. Le but de ces tests était de valider les fonctions et la performance, du satellite dans des conditions environnementales les plus proches possibles de celles rencontrées en orbite (vide spatial, températures extrêmes).

Le Proto-Flight Model Kinéis dans la cuve à vide, chez Thales Alenia Space (TAS)

Pour simuler l’environnement spatial du satellite en vol, les équipes l’ont placé dans une cuve fermée hermétiquement dans laquelle des panneaux parcourus par de l’azote liquide ont permis d’atteindre les caractéristiques thermiques visées (- 20°c / +40°c), en plus de l’obtention du vide par un pompage préalable pouvant durer 6 heures.

Pour ces tests, les ingénieurs ont travaillé sur 2 objectifs de qualification du satellite :

La vérification du bon fonctionnement du satellite complet, tant de la plateforme que de la charge utile, aux conditions de températures minimum et maximum, de même que pendant les transitions (transfert du pallier chaud vers le pallier froid et inversement), incluant le bon déclenchement des mécanismes de gerbage¹ des panneaux solaires,

La validation du modèle thermique du satellite (modèle numérique d’ingénierie permettant de simuler le comportement thermique du satellite en orbite) en vérifiant que les résultats de ce modèle étaient conformes à la réalité de l’essai.

Les résultats obtenus ont permis de valider cette étape majeure du développement du satellite. L’ensemble des tests prévus ont pu être déroulés, la correspondance avec les résultats du modèle thermique est très bonne, le bon fonctionnement du satellite et de toutes les interfaces entre équipements bord est acquis.

Prochaine étape : essais radio fréquences rayonnés en chambre anéchoïque.

(1) Gerbage : opération consistant à replier une structure ou des appendices d'un satellite afin d'en réduire l'encombrement, en particulier pour les loger sous la coiffe d'un lanceur.

SUCCÈS DES ESSAIS des séquences commandes/contrôle entre le "Flat Sat" et le Centre de Contrôle

Les équipes plateforme d’Hemeria, bord Kinéis-CNES et sol Kinéis se sont retrouvées pendant une semaine chez Kinéis et Hemeria, autour d’une configuration du satellite, dénommée le « Flat Sat », une version « à plat » sans structure du satellite, pour valider des fonctionnalités importantes de la chaîne de commandes/contrôles depuis les moyens sol (Station-sol, Centre de mission, Centre de contrôle).

Ces essais, qui représentaient un rendez-vous capital de la qualification système, ont permis de réaliser :

Le chargement du logiciel de vol de la plateforme et de l'instrument IoT pour vérifier la capacité de Kinéis à corriger ces logiciels en cas de problème, une fois le satellite lancé,
La vérification du comportement du satellite en cas de relance de l’ordinateur de bord (dans le cas éventuel d’une détection d’anomalie),
L’activation/désactivation d'équipements bord (roues, star tracker, système d’alimentation de la propulsion),
La vérification des télécommandes concernant le déploiement des appendices du satellite (panneaux solaires, antenne bande S, antenne Argos (UHF), antenne AIS),
La mise en œuvre de la sécurisation des liens de communication avec le satellite (couche cryptographique),
La passivation électrique, c’est-à-dire, le déchargement des batteries afin qu’elles n’explosent pas pendant la rentrée du satellite en fin de vie, dans l’atmosphère terrestre, pour répondre aux contraintes de la LOS¹.

Prochaine étape : Poursuite des tests sur le Proto-Flight Model (PFM) courant octobre

(1) LOS : Loi sur les Opérations Spatiales. La loi n°2008-518 du 3 juin 2008 relative aux opérations spatiales est une loi française qui traite des opérations privées dans l'espace. Elle définit le statut d'opérateur spatial, les obligations qui en découlent et les sanctions encourues. Elle donne de nouvelles responsabilités au CNES. Progressivement mise en œuvre entre 2010 et 2020, elle s'applique pleinement depuis 2021 à tout satellite lancé par la France. Elle vise à limiter le nombre de débris spatiaux dans l'orbite terrestre basse.

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INTEGRATION DES PANNEAUX SOLAIRES SUR LE

Proto-Flight model

Les panneaux solaires ont été intégrés sur le Proto-Flight model et déployés par la suite pour vérifier leur bon fonctionnement. Les équipes ont préparé le satellite pour les essais mécaniques de vibrations chez Mecano ID (transport et setup).

Prochaine étape : tests mécaniques de vibrations

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Comat livre la première double antenne de vol UHF-S

Le système antennaire représente une des particularités des nanosatellites Kinéis, notamment les antennes UHF-S auto-déployables, issues de la R&D du CNES et co-conçues par Cobham Aerospace Communications et Comat, une société toulousaine. Cette dernière vient de livrer la première double antenne UHF-S (ou antenne bi-fréquence) dans sa configuration finale de vol, qui sera installée sur un des 25 nanosatellites de la constellation.

La taille des nanosatellites imposait de concevoir et de développer un nouveau concept d’antenne petite et pliable. La double antenne UHF-S répond à ce cahier des charges puisqu’elle est constituée d’une antenne rigide en bande S (conçue et produite par Cobham), surmontée d’une antenne pliable UHF (co-conçue par Cobham et Comat). L’ensemble a été qualifié par rapport aux conditions de lancement, aux exigences de performance particulièrement élevées sur ce type de mission de collecte de petite messagerie, et à leur compacité.

L’antenne UHF déployable permet l’émission et la réception de messages avec les terminaux terrestres (devices). Son innovation réside dans ses 4 brins métalliques rigides en cuivre béryllium (un métal dur et léger) ressemblant à une chaîne ADN, et qui assurent 2 fonctions : le rayonnement des radio fréquences et un rôle dans le mécanisme de déploiement de l’antenne, notamment dans l’écartement entre les 10 anneaux de sa structure.

L’antenne bande S communique avec les 19 stations-sol du système Kinéis pour retransmettre les données mission, collectées à bord. La livraison des 24 autres antennes sera effectuée progressivement d’ici la fin de l’année.

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Deux stations-sol (GRS) supplémentaires FONCTIONNELLES pour la constellation Kinéis : au Gabon et en Nouvelle-Calédonie

Les équipes Kinéis ont poursuivi cet été le déploiement des stations-sol ou GRS (Ground Remote Station) à travers le monde. La première a été installée sur le continent africain, au Gabon, et la deuxième en Océanie, sur l’archipel français de la Nouvelle-Calédonie.

Kinéis a retenu le site gabonais de la Station de télémesure Ariane Libreville – N’Koltang, un site ESA-CNES qui assure le suivi des lanceurs pour la mise à poste de satellites géostationnaires. L’installation de l’antenne et de son radôme s’est déroulée du 3 au 12 juillet dernier, avec deux jours d’interruption d’activité pour permettre aux équipes des agences spatiales de travailler dans des conditions optimales sur l’ultime lancement d’Ariane 5. Avec la GRS de Libreville, Kinéis dispose désormais de 2 stations-sol sur ce continent avec celle située en Afrique du Sud.

Regardez le timelapse de l’installation de la GRS au Gabon.

La seconde station-sol du mois de juillet a été déployée en Nouvelle-Calédonie, deuxième GRS du Pacifique après celle de la Polynésie française, en juin dernier.

Le site survey s’était déroulé en mars 2022 pour s’assurer de la conformité du site : configuration du lieu, horizon dégagé, propreté de l’environnement radio par rapport à un éventuel parasitage de fréquences pour la bande S, état des lieux des installations électriques et des accès internet.

L’installation des deux antennes et de leurs radômes a duré dix jours et s’est effectuée sur les hauteurs du site de Météo France de Nouméa, difficilement accessible pour l’acheminement du matériel. Kinéis bénéficie du partenariat avec l’agence nationale de météorologie pour le déploiement de ses GRS dans les territoires ultramarins (Guyane, La Réunion, Nouvelle-Calédonie et Polynésie française).

Après l’installation technique, les équipes ont procédé aux tests des antenne UHF (voie montante sol-satellite) et aux tests de liaison satellite-sol (paraboles pour la bande S). Les tests se poursuivent actuellement depuis Toulouse et confirment le bon fonctionnement de la station-sol.