Missions petits corps

Au sein de l’ISAE-SUPAERO, le département d’Électronique, Optronique et Signal (DEOS) développe des compétences en traitement du signal, traitement de l’information et analyse des données.

En enseignement comme en recherche, le DEOS s’intéresse à la chaîne complète de traitement de l’information. Cela implique la conception de capteurs et d’instruments, la mise en forme et la transmission du signal, l’analyse des données et leur utilisation dans des cadres d’applicatifs de pointes du domaine aéronautique et spatial.

L’équipe SSPA est impliquée dans de nombreuses missions de petits corps. Notre implication va du développement des instruments spécifiquement pour l’exploration de petits corps, aux propriétés physiques de la surface et de la structure interne des astéroïdes.

La mission AIDA : Évaluation de l’impact et de la déflexion des astéroïdes (DART + Hera)

La mission DART (‘Double Asteroid Redirection Test’) de la NASA atteindra Didymos en septembre 2022 et se dirigera vers Dimorphos à une vitesse d’environ 6,6 km/s. La dernière chose que DART transmettra à la Terre avant la collision sera une image de la surface de Dimorphos.

Les investigations post-impact seront réalisées dans un premier temps depuis la Terre, puis par l’autre composante d’ AIDA, la mission Hera de l’ESA (dont le lancement est prévu en 2024). Les études post-impact détaillée de Hera (Michel et al., 2017) transformera l’expérience d’impact à grande échelle en une technique de défense planétaire bien comprise et reproductible.

Les résultats globaux des deux missions devraient fournir une base de référence pour la planification de toute future stratégie de défense planétaire, offrant un aperçu du type de force nécessaire pour déplacer l’orbite d’un astéroïde, et mieux comprendre comment la technique pourrait être appliquée si une menace réelle venait à se produire.

DART et Hera sont autonomes ; chaque mission seule fournira des connaissances précieuses. Cependant, une fois combinées, ces connaissances seront considérablement multipliées.

L’implication de la SSPA dans ces missions est double : aider à préparer les opérations de proximité immédiate de la mission Hera, notamment en ce qui concerne l’atterrissage et la stratégie opérationnelle des CubeSats, et préparer les analyses scientifiques des missions DART et Hera, notamment avec en ce qui concerne les propriétés géophysiques de Didymoon (structure interne et propriétés mécaniques de surface). Naomi Murdoch est co-I de la mission Hera et collaboratrice de la mission DART.


Le rover MMX sur Phobos

MMX_DEOS

La mission Martians Moons eXploration (MMX)de l’Agence Japonaise d’Exploration Aérospatiale, JAXA, visitera les lunes martiennes Phobos et Deimos, et ramènera des échantillons de Phobos sur Terre. Dans le cadre de cette mission, un petit rover ( 25 kg), fourni par le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) et le Centre Aérospatial Allemand (DLR), avec des contributions supplémentaires de l’INTA (Espagne) et de la JAXA, sera livré à la surface de Phobos. Le rover sera une démonstration technologique de la locomotion sur une surface planétaire en faible gravité et recouverte de régolithe. En outre, le rover fournira des données scientifiques sur les propriétés du régolithe (mécaniques, minéralogiques et thermiques), donnera des informations de contexte pour les échantillons retournés, et contribuera à réduire les risques des opérations de la mission MMX.

MMX_DEOS1
Artist’s impression of the MMX rover (Credit CNES)

L’un des quatre instruments scientifiques à bord du rover est le ‘WheelCams’ (PI : Naomi Murdoch). Ces caméras observeront les interactions entre les roues du rover et la surface afin de caractériser les propriétés mécaniques du régolithe.

Dans l’équipe SSPA, en plus de préparer l’analyse des données des WheelCams, nous étudions la faisabilité et les performances attendues d’un véhicule à roues à la surface de Phobos.


Projet H2020 NEO-MAPP

NEOMAPP_DEOS

NEO-MAPP ‘Near Earth Object Modeling And Payload for Protection’ est un projet financé par le programme H2020 de la Commission européenne. Ce projet aborde le thème « Recherche avancée sur les objets géocroiseurs (NEO) et les nouvelles technologies de charge utile pour la défense planétaire » (SUSPACE-23-SEC-2019).

L’objectif principal de NEO-MAPP est de soutenir le développement et l’analyse des données des missions petits corps, comme Hera, et d’apporter des avancées significatives à la fois dans notre compréhension de la réponse des objets géocroiseurs aux forces extérieures (en particulier un impact cinétique ou un passage près d’une planète), et des mesures faites par les missions spatiales.

Les objectifs du NEO-MAPP sont les suivants :

(1) Pousser les limites de la modélisation numérique de la réponse des objets géocroiseurs à un impact cinétique, ainsi que de leurs propriétés physiques et dynamiques tout en développant les capacités de modélisation européennes liées à la défense planétaire et à l’exploration d’objets géocroiseurs ;
(2) Accroître la maturité de multiples instruments spatiales européens directement liés à la défense planétaire, tout en se concentrant sur les mesures des propriétés de surface, de sous-surface peu profonde et des intérieures des objets géocroiseurs ;
(3) Développer des algorithmes et des simulateurs pour se préparer aux opérations de proximité et à l’exploitation des données ;
(4) Développer des stratégies innovantes et synergiques de mesure et d’analyse des données qui combinent plusieurs instruments, afin d’assurer une exploitation optimale des données venant des missions petits corps ;
(5) Développer et valider des stratégies et des technologies GNC robustes permettant une interaction entre une surface et un CubeSat ou petit / micro-atterrisseur, et des mesures de réponse.

L’équipe NEO-MAPP consacrera des ressources considérables au développement de synergies importantes et innovantes entre les deux sous-thèmes. En tant que tel, NEO-MAPP fournira des avancées significatives dans notre compréhension des objets géocroiseurs tout en s’appuyant sur l’expertise des scientifiques et ingénieurs européens dans les efforts de défense planétaire et l’exploration des petits corps.


Voici quelques thématiques de recherché du groupe SSPA liées aux petits corps :

Dynamique du régolithe

La dynamique du régolithe (matériel granulaire sur les surfaces planétaires) est également impliquée dans l’évolution des petits corps de notre système solaire et est essentielle pour la conception et / ou le fonctionnement des atterrisseurs, des appareils d’échantillonnage et des rovers.

  • Atterrissage sur les astéroïdes : la compréhension des interactions surface-atterrisseur est importante pour tous les atterrisseurs car ces considérations influencent la stratégie de déploiement, la conception et les opérations de la mission, et même le choix de la charge utile. Pour simuler l’atterrissage sur un astéroïde, nous avons développé une machine Atwood : une tour de largage à gravité variable (Sunday et al., 2016). Avec la tour, nous effectuons des collisions à faible vitesse dans des conditions de faible gravité. Les résultats de nos expériences indiquent que les collisions en faible gravité conduisent à un comportement plus fluidisé des grains (Murdoch et al., 2017). Pour voir une vidéo de notre expérience regarder ici.
NEOMAPP_DEOS1
DEM simulations of a wheel
  • Roulage en faible gravité : A l’aide d’un code DEM, que nous avons amélioré et validé pour modéliser les interactions spécifiques d’une roue avec le régolithe d’un petit corps (Sunday et al., 2020), nous étudions comment le comportement d’une roue (traction, maniabilité, …) varie selon les types de régolithes et à différents niveaux de gravité. Les résultats seront utilisés directement pour la planification des opérations du rover MMX et interpréter les interactions entre les roues et le régolithe sur Phobos.

Sismologie des astéroïdes

NEOMAPP_DEOS2
Simulations of seismic wave propagation in asteroids (Murdoch et al., 2017)

 Comprendre la structure interne d’un astéroïde a des implications importantes pour interpréter son histoire, pour comprendre son évolution géologique continue, ainsi que pour la déviation des astéroïdes et l’utilisation des ressources spatiales in situ. Il existe des preuves solides que les astéroïdes sont sismiquement actifs (voir Murdoch et al., 2015 pour une revue). L’équipe SSPA étudie la sismicité naturelle (forces de marée, impacts, fissuration thermique,…) des astéroïdes pour comprendre les conséquences sur leur évolution et leur structure interne, et pour les futures stations sismiques d’astéroïdes (Garcia et al., 2015 ; Murdoch et al., 2017).

Instrumentation pour sonder les propriétés physiques (surface et intérieur) des astéroïdes

En mesurant le déplacement du sol dû à l’activité sismique à la surface des astéroïdes, un géophone peut fournir des contraintes sur la stratification et les propriétés mécaniques du sous-sol, en plus de la taille typique des hétérogénéités du sous-sol.

La sismologie a longtemps été considérée comme une technique clé pour comprendre un corps planétaire et son intérieur. Cependant, malgré les preuves que les astéroïdes sont sismiquement actifs et le besoin évident d’approfondir notre compréhension de leur structure interne, aucune expérience sismique n’a été réalisée sur la surface d’un astéroïde.

Pour atteindre l’objectif de mettre un seismometre à la surface d’un petit corps, nous développons un instrument adapté à l’environnement du petit corps. Notre sismomètre de faible masse et de faible puissance peut s’intégrer dans un petit atterrisseur (par exemple un CubeSat) et peut fonctionner dans l’environnement difficile de la surface de l’astéroïde.

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l'utilisation de cookies pour vous proposer des contenus et services adaptés OK
Pour accéder à toutes les fonctionnalités de ce site, vous devez activer JavaScript. Voici les instructions pour activer JavaScript dans votre navigateur Web.
Choisir un flux RSS
Tout le flux RSS
Flux RSS par thème
Campus Formations Institut International Ouverture sociale Recherche Entreprises Développement Durable Innovation DEOS Alumni
# Linkedin Ads