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Des chercheurs de l’ISAE-SUPAERO récompensés à la conférence IEEE NSREC 2025 pour une avancée en physique des capteurs d’imagerie spatiale

Date de publication

26 mai 2026

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Des chercheurs de ISAE-SUPAERO et leurs partenaires ont reçu le Outstanding Conference Paper Award lors de la conférence IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Nuclear and Space Radiation Effects Conference 2025 (NSREC) à Nashville, Tennessee, le plus important rendez-vous international dédié aux effets des rayonnements sur les systèmes électroniques pour les applications spatiales et nucléaires.

Une avancée scientifique importante

Cette distinction récompense une avancée scientifique importante : l’observation directe, la caractérisation et la simulation de défauts individuels induits par les rayonnements dans le silicium, grâce à l’utilisation de capteurs d’imagerie CMOS de très haute sensibilité.

De gauche à droite : Vincent Goiffon, Anne Hémeryck, Aubin Antonsanti, Richard Monflier, Antoine Salih Alj, Clémentine Durnez, Valérian Lalucaa, Cédric Virmontois, and Antoine Jay (et absente de la photo : Vera Kharchenkova)

Une nouvelle fenêtre sur la physique des défauts dans les capteurs spatiaux

Depuis des décennies, les défauts semiconducteurs induits par les rayonnements ou les procédés de fabrication sont extrêmement difficiles à étudier à l’échelle d’un défaut unique. Pourtant, ils jouent un rôle déterminant dans la dégradation des capteurs d’imagerie utilisés dans l’espace, en affectant la qualité des images, le bruit et la stabilité à long terme.

En exploitant la sensibilité exceptionnelle des capteurs CMOS modernes, l’équipe de recherche a transformé chaque pixel en micro-détecteur capable de suivre le comportement de défauts individuels, impliquant typiquement un ou deux atomes, directement au sein d’un dispositif pleinement fonctionnel.

L’étude montre que des défauts atomiques très simples peuvent générer des fluctuations temporelles complexes du signal, se traduisant concrètement par des pixels qui clignotent de manière aléatoire dans les images. Ces effets ont pu être reliés à des types de défauts spécifiques, apportant une compréhension expérimentale inédite de leur origine physique et de leur comportement.

Figure 4: Illustration de la création d'un défaut ponctuel (taille < 1 nm) dans un pixel (taille typique 1 µm de côté) et son impact sur une image.

Des travaux importants pour les futures missions spatiales

L’objectif de ces recherches est d’améliorer la compréhension fondamentale des défauts induits par les rayonnements dans les semiconducteurs. Ces connaissances sont essentielles pour :

  • améliorer les performances et la fiabilité des dispositifs semiconducteurs après fabrication,
  • renforcer la robustesse des capteurs d’imagerie spatiale exposés aux rayonnements,
  • développer des modèles plus prédictifs et physiques des effets des rayonnements dans les systèmes spatiaux.

Ces résultats sont particulièrement importants pour les futures missions spatiales, où la performance d’imagerie et la stabilité des détecteurs sont critiques dans des environnements radiatifs de plus en plus exigeants.

Figure 5: Simulation à l'échelle atomique d'un défaut ponctuel dans le silicium. Paramètre de maille = 0.5 nm.

L’ISAE-SUPAERO à la pointe

Cette avancée a été réalisée à ISAE-SUPAERO car elle nécessitait une combinaison rare de compétences : la maîtrise des technologies avancées de capteurs d’imagerie CMOS et une expertise approfondie des effets des rayonnements dans les semiconducteurs. Ces deux domaines sont au cœur des activités du groupe Capteurs d’IMage Intégrés (CIMI) au sein du département DEOS depuis plus de deux décennies.

Les travaux ont également bénéficié d’un accès à des technologies semiconducteurs avancées, à des moyens de caractérisation de pointe et à des installations d’irradiation, permettant une analyse complète des phénomènes physiques induits par les rayonnements.

Figure 6 : Illustration du signal d’un pixel clignotant induit par l’instabilité d’un ou deux atomes dans un pixel.

Une forte collaboration scientifique

Cette recherche a été rendue possible grâce à une collaboration étroite avec plusieurs partenaires majeurs :

  • Centre National d’Études Spatiales (CNES) : accès aux technologies avancées, aux moyens d’irradiation et expertise clé en environnement radiatif spatial ;
  • LAAS-CNRS :  expertise en simulation atomistique (ab initio) indispensable à l’interprétation des résultats ;
  • CEA DAM : simulations d’interaction particule–matière, expertise sur les défauts induits par irradiation dans les semiconducteurs
  • Sodern : expertise sur les effets des rayonnements dans les détecteurs d’imagerie et les défauts semiconducteurs.

Vers des technologies d’imagerie spatiale plus robustes

Au-delà de cette récompense, ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour la compréhension et la maîtrise des défauts semiconducteurs dans les technologies avancées. Les recherches en cours et futures viseront à identifier finement les différents types de défauts générés lors de la fabrication ou sous irradiation, à mieux comprendre l’origine physique des phénomènes de clignotement des pixels, et à améliorer la prédiction du comportement des futures technologies d’imagerie en environnement spatial.

Ces avancées contribueront à développer des systèmes d’imagerie plus robustes et plus performants pour les futures missions spatiales, mais aussi pour le grand public, tout en faisant progresser l’état des connaissances sur l’expression des défauts semiconducteurs à l’échelle atomique et leur comportement fondamental.

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L’INSTRUMENT FRANÇAIS SUPERCAM ENREGISTRE LE SON DU 4èME VOL D’INGENUITY

Situé à 80 mètres du rover au moment de son décollage, le petit hélicoptère s’est élevé à 5 mètres au-dessus du sol avant de parcourir une distance de 133 mètres pour ensuite revenir atterrir à l’endroit d’où il avait décollé. Le microphone scientifique de SuperCam, développé par l’ISAE-SUPAERO, a enregistré le son émis par la rotation des pales du drone martien au cours de son vol. Ce son possède une fréquence caractéristique de 84 Hz ; elle équivaut au « mi » grave d’un piano ou à la voix de basse d’un être humain. « C’est une grande surprise pour toute l’équipe scientifique ! » affirme Naomi Murdoch, chercheuse à l’ISAE-SUPAERO qui étudie les données du micro. « Les tests effectués dans un simulateur d’atmosphère martienne pour concevoir cet instrument et nos théories de la propagation du son nous indiquaient que le micro capterait très difficilement les sons de l’hélicoptère. En effet, l’atmosphère de Mars, très peu dense, atténue fortement la transmission des sons. Nous devions avoir un peu de chance pour enregistrer l’hélicoptère à une telle distance. Nous sommes très satisfaits d’avoir réussi à obtenir cet enregistrement qui se révèle une mine d’or pour notre compréhension de l’atmosphère martienne ». Développé conjointement par l’ISAE-SUPAERO et un consortium de laboratoires du CNRS et de ses partenaires, coordonnés par le CNES, le microphone de SuperCam est dérivé d’un modèle grand public adapté pour résister à l’environnement martien. Il poursuit 3 objectifs scientifiques et techniques substantiels de la mission Mars 2020 : L’étude du son associé aux impacts laser sur les roches martiennes pour mieux connaître leurs propriétés mécaniques. L’amélioration de la connaissance des phénomènes atmosphériques (turbulence du vent, tourbillons de poussière, interactions du vent avec le rover, et désormais, avec l’hélicoptère). La compréhension de la signature sonore des différents mouvements du rover (opérations du bras robotique et du mât, roulage sur sol normal ou accidenté, surveillance des pompes, …). Le microphone avait été mis en route pour la première fois quelques heures après l’atterrissage de Perseverance. Il avait alors enregistré les premiers sons martiens provenant de turbulences dans l’atmosphère. Il est utilisé quotidiennement en conjonction avec l’ablation laser des roches pour l’analyse chimique de Mars. À PROPOS DE LA MISSION MARS 2020 : La NASA s’appuie sur le Jet Propulsion Laboratory du Caltech pour le développement de la mission Mars 2020. SuperCam a été développé conjointement par le LANL (Los Alamos National Laboratory, États-Unis) et un consortium de laboratoires rattachés au CNRS, à des universités et établissements de recherche français. Plusieurs universités espagnoles, emmenées par l’université de Valladolid, contribuent aussi à cet instrument. Le CNES est responsable, vis-à-vis de la NASA, de la contribution française à SuperCam. L’instrument est opéré en alternance depuis le LANL et le centre des opérations scientifiques installé au CNES à Toulouse, le FOCSE (French Operations Center for Science and Exploration).

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Les soutenances de thèses de nos doctorants

Découvrez les thèses soutenues par nos doctorants en 2026 !

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Département Électronique, Optronique et Signal

A l'ISAE SUPAERO, le Département d’Électronique, d’Optronique et de Traitement du Signal (DEOS) étudie, conçoit et réalise des instruments scientifiques pour des applications liées à l’aéronautiques, au spatial et à la défense, avec une orientation marquée vers les systèmes avancés et les missions d’exploration planétaire.

DEOS

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Intégrité scientifique et de recherche

L’ISAE-SUPAERO est l’un des établissements signataires de la Charte nationale de déontologie des métiers de la recherche, adoptée en janvier 2015 par la Conférence des Présidents d’Université (CPU) et l’ensemble des organismes nationaux de recherche, et intégrée au règlement intérieur de l’Institut.

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Actualités

Prix du meilleur article scientifique décerné par l’American Institute of Aeronautics and Astronautics 2024 Multidisciplinary Design Optimization

Six chercheurs de l’ISAE-SUPAERO, de l’EPFL et de l’Université des sciences et technologies de Hong Kong se sont vu décerner le prix du meilleur article scientifique par l’AIAA pour leur article : “DeepGeo : Deep Geometric Mapping for Automated and Effective Parameterization in Aerodynamic Shape Optimization”.

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Prix

Publication scientifique

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L'Institute for Sustainable Aviation

Créé en 2021 à l’initiative d’institutions académiques de renommée internationale et dotées d’une expertise académique de longue date dans le domaine de l’aéronautique et du transport aérien, l’ISA est un institut dédié aux enjeux de la transition de l’aviation vers la durabilité.

Aéronautique

Aviation

Décarbonation

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Elena Lopez Contreras, doctorante ISAE-SUPAERO en neuroergonomie, remporte le prix Amélia Earhart

Prix

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Thèse

Actualités

MMX, Idefix® et des caméras pour comprendre la lune de Mars

Étudier la formation et l’origine des lunes de Mars et en ramener des échantillons : c’est la mission internationale hors norme, ambitieuse, menée par la JAXA, à laquelle participe l’ISAE-SUPAERO aux côtés du CNES.

Chercheur

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Témoignages

Témoignage d'Alexandre Bouraoui, étudiant ingénieur en apprentissage et lauréat d'un prix à l'IAC 2025

Étudiant en 3ᵉ année du cursus Ingénieur de spécialité génie industriel par apprentissage, Alexandre Bouraoui a récemment été distingué au 76ᵉ Congrès International d’Astronautique (IAC 2025) à Sydney, où il a remporté la prestigieuse Médaille d’Or Hermann Oberth dans la catégorie Graduate. Nous sommes revenus avec lui sur son prix et sa formation à l’ISAE-SUPAERO.

Aéronautique

Aérospatial

Congrès

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La mission Dart a atteint sa cible : explications du Dr Naomi Murdoch, chercheuse en planétologie à l’ISAE-SUPAERO

La mission DART a atteint sa cible le 27 septembre à 1 h 14 du matin sur l’astéroïde Dimorphos ! Les chercheurs de l’ISAE-SUPAERO participent à cette première mission de défense planétaire. Le Dr. Naomi Murdoch - chercheuse à l’ISAE-SUPAERO et membre scientifique des missions DART et HERA - commente les objectifs de DART & ceux de la mission européenne HERA qui arrivera sur zone en 2026 pour caractériser le cratère laissé par DART et étudier la structure interne de l’astéroïde Dimorphos !

Chercheur

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Vidéos

Découvrez... la chambre anéchoïque radio de l’ISAE-SUPAERO

Les drones et les nanosatellites trouvent de nombreuses applications dans les secteurs des médias, de l’industrie, de l’agriculture ou encore des télécommunications. Ces deux types de plateformes ont pour contrainte commune d’embarquer des systèmes complexes dans un volume réduit. Un des éléments clés des systèmes de communication embarqués est l’antenne qui doit, elle aussi, être compacte et légère. L’ISAE-SUPAERO, en collaboration avec l’ENAC et la société ANYWAVES, développe actuellement des antennes diélectriques réalisées par impression 3D de céramique répondant aux critères exigeants d’intégration sur drones et nanosatellites. Grâce à la chambre anéchoïque disponible à l’ISAE-SUPAERO, les chercheurs impliqués dans le développement de ces antennes originales peuvent caractériser leurs propriétés en rayonnement avec précision et ainsi valider les nouvelles solutions technologiques proposées.

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Groupe scientifique « Navigation, Radar and Remonte Sensing » (NAVIR²eS)

Le groupe « Navigation, Radar and Remonte Sensing » (NAVIR²eS) s’intéresse à l’étude théorique des sources d’information ainsi qu’aux approches d’hybridation dans le cadre d’application de navigation autonome de véhicules.

Chercheur

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Doctorant

Actualités

Corentin Lefloch, élève ingénieur, reçoit le premier prix aux USAIRE STUDENT AWARDS pour ses réflexions sur l’aviation du futur

Corentin Lefloch, étudiant en 3ème année, et Florian Gandon, étudiant de Sciences Po Paris, se sont distingués parmi plus d’une centaine d’étudiants du monde entier et se sont vu remettre le 1er prix USAIRE en novembre dernier à Paris. La thématique « Be green, keep flying » invitait les étudiants à réfléchir à un ensemble de réformes qui permettront à l’industrie aéronautique d’acter son impérative transition verte.

Développement Durable

Prix

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La recherche à l'ISAE-SUPAERO

À l’ISAE-SUPAERO, nous menons une recherche d’excellence au service de l’innovation, de la souveraineté technologique et de la transition écologique du secteur aérospatial, affirmant ainsi notre rôle d’acteur de référence dans la communauté scientifique et industrielle.

Chercheur

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Actualités

DART : des étudiants de l’ISAE-SUPAERO publient de nouveaux résultats scientifiques dans la revue Nature Communications

Naomi Murdoch, chercheuse en planétologie à l’ISAE-SUPAERO, participe activement aux analyses scientifiques et à l’interprétation des données de la mission DART de la NASA.

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Actualités

Des chercheurs de l’ISAE-SUPAERO ont contribué à la réussite des premières images du satellite d’observation Sentinel 2c de l’ESA

Le satellite d’observation de la Terre Sentinel 2c, lancé le 5 septembre dans le cadre de la mission Copernicus de l’ESA, a livré ses premières images. Un succès que l’on doit en partie à l’équipe de recherche sur les capteurs d’image (CIMI) de l’ISAE-SUPAERO, qui a conçu et piloté la fabrication des capteurs d’images visibles.

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Actualités

Mission Insight : la contribution de chercheurs de l’ISAE-SUPAERO

L’atterrisseur InSight déployé par la NASA a enregistré deux tremblements de terre survenus en 2021 sur Mars fournissant aux scientifiques des données exceptionnelles, premières observations directes jamais réalisées du noyau d’une planète.

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Actualités

Un Prix national pour la science ouverte décerné à Paul Saves

Le 1er décembre 2025, à l’Université Paris-Saclay, notre doctorant Paul Saves a été distingué lors de la Remise de prix Science Ouverte de la thèse – édition 2025, organisée par le Ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Espace (MESRI).

Prix

Actualités

Noémie Martin, ingénieure E2018, reçoit le prix d’1 M€ de la Fondation Jean-Jacques et Félicia Lopez-Loreta pour son projet FASTE

Noémie Martin, ingénieure ISAE-SUPAERO (ENSICA), diplômée en 2018, a été récompensée par la Fondation Lopez-Loreta en novembre 2024 pour son projet FASTE : Fabrication Additive des Structures performantes multi maTériaux pour utilisation en Environnement sévère.

Ouverture sociale

Prix

Science

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Groupe scientifique « Communication et théorie de l’InformaTion » (ComIT)

Le groupe « Communication et théorie de l’InformaTion » (ComIT) intervient dans les disciplines des communications numériques, du radar, des techniques d’accès aux canaux. Ses domaines applicatifs s’articulent autour des systèmes spatiaux, de l’aviation civile et militaire, des réseaux cellulaires terrestres et de l’Internet des objets (IoT).

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Doctorant

Actualités

L’ISAE-SUPAERO se dote d’un nouvel équipement innovant en fabrication additive

L’ISAE-SUPAERO et l’Institut Clément Ader (ICA) viennent d’acquérir une nouvelle machine de fabrication additive métallique par dépôt de fil fusionné à l’arc (Wire Arc Additive Manufacturing – WAAM). Cet équipement de pointe ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche, l’enseignement et l’innovation dans le domaine aéronautique.

Actualité

Aéronautique

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Perseverance recueille les premiers sons martiens : explications par les Dr. Naomi Murdoch & Dr Alexander Stott

Dr Naomi Murdoch, chercheuse en instrumentation spatiale et science planétaire et le Dr Alexander Stott, post-doctorant, nous en disent plus sur les caractéristiques physiques de l’atmosphère de Mars, en particulier sur la vitesse du son et son atténuation. Ces analyses ont fait l’objet d’une publication dans la revue Nature le 1er avril 2022 par une équipe internationale dirigée par un enseignant-chercheur de l’Université Toulouse III – Paul Sabatier et regroupant des scientifiques du CNRS et de l’ISAE-SUPAERO.

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Actualités

La sonde Hera saisit des images exceptionnelles de Mars et de sa lune Deimos

La sonde Hera, mission internationale de défense planétaire, est en route pour étudier l’astéroïde Dimorphos, percuté par DART en 2022. L’ISAE-SUPAERO collabore activement à ce programme international de défense planétaire à travers les travaux de recherche de Naomi Murdoch et de l’équipe SSPA. Sur sa trajectoire, la sonde a réalisé, ce mercredi 12 mars 2025, un survol rapproché de la planète Mars et de sa lune Deimos pour en capturer des images exceptionnelles.

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Enseignant-chercheur

Actualités

À l’écoute du passé martien : l’ISAE-SUPAERO au cœur de la mission ExoMars

La mission ExoMars Rosalind Franklin de l’ESA dédiée à l’exploration de Mars embarquera un instrument unique d’enregistrement du son et des données atmosphériques de la planète Mars. L’Institut a été sélectionné par l’ESA et le CNES pour cette collaboration scientifique d’envergure.

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Enseignant-chercheur

Événements

Congrès Interdisciplinaire sur les Mondes Extrêmes - CIME

Vous travaillez dans ou sur les milieux extrêmes ? Venez participer à la première édition du Congrès Interdisciplinaire sur les Mondes Extrêmes (CIME) !

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Actualités

Alexandre Bouraoui décroche l’Or au Congrès International d’Astronautique 2025

Étudiant en 3ᵉ année du cursus Ingénieur de spécialité génie industriel par apprentissage, Alexandre Bouraoui a récemment été distingué au 76ᵉ Congrès International d’Astronautique (IAC 2025) à Sydney, où il a remporté la prestigieuse Médaille d’Or Hermann Oberth dans la catégorie "Graduate". Nous sommes revenus avec lui sur son prix et sa formation à l’ISAE-SUPAERO.

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