HACKATHON Sciences Des Données : l’IA en action !

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À l'ISAE-SUPAERO, le Département Conception et Conduite des véhicules Aéronautiques et Spatiaux (DCAS) développe des méthodes, des outils de simulation et des plateformes expérimentales pour la conception et la conduite de véhicules aéronautiques et spatiaux.

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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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Au sein de l’ISAE-SUPAERO, le Département d’ingénierie des systèmes complexes (DISC) développe des compétences en mathématiques et informatique pour l’ingénierie aéronautique et spatiale. En enseignement comme en recherche, il s’intéresse aux modèles, méthodes et outils nécessaires pour maîtriser le comportement et les performances de systèmes complexes. Cette complexité peut être induite par le caractère multi-physiques ou multi-échelles des systèmes étudiés, leur comportement dynamique, leur structure distribuée et communicante.

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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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Récompensé par l'Académie des sciences en 2020, Sylvestre Maurice #astrophysicien à l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) à Toulouse a assisté le 18 février 2021 à l’atterrissage du rover #Perseverance sur Mars. Un moment historique pour ce passionné qui est aussi le responsable scientifique de l’instrument embarqué SuperCam. Diplômé de l’ISAE-SUPAERO en 1990, Sylvestre Maurice nous raconte son parcours.

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Le projet de mallettes pédagogiques "SUPERCAM - exploration martienne" a été initié par 5 partenaires : l'ISAE-SUPAERO, l’Académie de Toulouse, le CNRS, le CNES et la Cité de l'espace. Sous l’impulsion et l’encadrement de l’astrophysicien Sylvestre Maurice, des étudiants de première année de l’ISAE-SUPAERO ont réalisé cet outil #éducatif de sensibilisation à l'exploration spatiale en classe, de la sixième à la Terminale. Cette mallette est mise à disposition des enseignants de collèges et lycées et permet, au travers de différentes adaptations, de proposer des séquences pédagogiques en lien avec cette thématique.

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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.

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À l’ISAE SUPAERO, le département Aérodynamique Énergétique et Propulsion : c’est 62 personnes, 30 projets de recherche dont 5 à échelle européenne, un parc exceptionnel de moyens d’essais à vocation pédagogique et de recherche, trois groupes de recherche contribuant à une stratégie de croissance tournée vers 4 thèmes aux enjeux scientifiques et sociaux-économiques d’actualité en s’appuyant sur 2 projets structurants : la soufflerie SAA et le code de simulation aux grandes échelles IC3.

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Cette vidéo et cet audio montrent les résultats obtenus par le rover martien Persévérance de la NASA et son microphone SuperCam lors de l’enregistrement des sons d’un tourbillon de poussière martien passé à sa verticale le 27 septembre 2021, le 215e jour martien ou sol, de la mission. Le tourbillon de poussière mesurait 25 mètres de large pour au moins 118 mètres de haut, et se déplaçait à 19 km/h environ. C’est la première fois qu’un tel enregistrement est réalisé, car capturer un tourbillon de poussière demande un peu de chance. En effet, il a survolé le rover au moment où tous les capteurs de Persévérance mesurant le vent, la pression, la température et la poussière plus la caméra NavigationXXX (Navcam) étaient en marche. Cela a permis aux scientifiques de combiner les sons, les images et les données atmosphériques. La combinaison unique de ces données, ainsi que la modélisation atmosphérique, ont permis aux chercheurs d’estimer les dimensions du tourbillon de poussière. Les scientifiques ne peuvent pas prédire précisément le passage de ces vortex. Les rovers comme Persévérance et Curiosity les surveillent régulièrement. Lorsque les scientifiques constatent qu’ils sont plus fréquents à un certain moment de la journée ou qu’ils s’approchent d’une certaine direction, ils concentrent leur surveillance pour tenter d’attraper un tourbillon de poussière avec tous les capteurs à leur disposition. > Pour mieux comprendre la vidéo, elle montre trois rangées d’images : - la rangée du haut est une image brute de la surface martienne prise par la NavcamSuperCam ; bien que la caméra soit capable de prendre des couleurs, elle prend des images en noir et blanc lorsqu’elle recherche des tourbillons de poussière afin de réduire la quantité de données renvoyées vers la Terre (la plupart des images reviennent sans tourbillon de poussière détecté). - la rangée du milieu montre la même image traitée avec un logiciel de détection des changements pour indiquer où le mouvement s’est produit au fil du temps ; la couleur est utilisée pour montrer la densité de la poussière, allant du bleu (bruit à la poussière de faible densité) au jaune en passant par le violet. Les zones où le mouvement est détecté sont indiquées par la couleur, le violet correspondant à un mouvement léger et le blanc à un mouvement plus rapide. - la dernière ligne est un graphique montrant l’amplitude du son provenant du microphone de SuperCam et une chute soudaine de la pression atmosphérique enregistrée par la suite de capteurs de Perseverance, appelée Mars Environmental Dynamics Analyzer, fournie par le Centro de Astrobiología (CAB) à l’Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial à Madrid et l’amplitude du son provenant du microphone de SuperCam . Un objectif clé de la mission de Persévérance sur Mars est l’astrobiologie, notamment la recherche de signes de vie microbienne ancienne. Le rover caractérisera la géologie et le climat passé de la planète, ouvrira la voie à l’exploration humaine de la planète rouge et sera la première mission à collecter et à mettre en cache de la roche et du régolithe martiens (roche brisée et poussière).

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La dynamique scientifique du groupe de recherche « Systèmes Connectés » (SysCo) se focalise principalement sur les problématiques concernant les réseaux dans les domaines d’applications liés à l’aéronautique et à l’espace, c'est-à-dire les communications spatiales, les réseaux embarqués et certains types de systèmes connectés.

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Le groupe « Conception et Analyse des Systèmes Critiques » (CASC) s’intéresse aux méthodes, processus et outils supports à l’Ingénierie Système et l’Ingénierie des Systèmes.

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Le groupe « Capteurs d’IMages Intégrés » (CIMI) étudie, développe et caractérise des capteurs d’images à pixels actifs (Capteurs CMOS Image Sensor (CIS)) sur silicium pour le rayonnement visible et l’infrarouge.

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Afin de renforcer les liens entre industrie et recherche, plus de 10 ingénieurs industriels R&D ont été mis à disposition de l’ISAE-SUPAERO dans le cadre du plan France Relance ! Cyril Geneste, ingénieur de recherche chez Latecoere, en fait partie. Avec Miguel Charlotte, professeur associé à l’Institut, il revient sur cette collaboration fructueuse qui a duré deux ans. Leurs travaux, menés dans les laboratoires de l’ISAE-SUPAERO, ont porté sur le comportement des joints de porte des avions, qui assurent l’étanchéité de la cabine. Grâce aux équipements de pointe et à l’expertise académique de l’Institut, Cyril Geneste a notamment pu réaliser des modélisations numériques de joints afin d’en éprouver le comportement. Des élèves de 3ᵉ année du cursus ingénieur ont également été impliqués dans ces travaux.

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Courant janvier, le premier démonstrateur « Drone Mermoz » embarquant de l’hydrogène gazeux a effectué avec succès son premier vol radiocommandé sur la piste du club d’aéromodélisme de Muret en région toulousaine (31). Le démonstrateur, de 4 mètres d’envergure, présente un design inspiré des albatros qui exploitent les turbulences atmosphériques pour voler très longtemps en limitant leurs efforts. La route sera longue pour le « Défi Mermoz » qui ambitionne de réaliser, à l’horizon 2025, une traversée de l’Atlantique Sud sur la ligne mythique de l’Aéropostale reliant Dakar (Sénégal) à Natal (Brésil) ouverte par Jean Mermoz.

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Le projet Drone Mermoz, initié par une équipe de chercheurs du laboratoire d’aérodynamique de l’ISAE-SUPAERO a pour ambition de participer au développement de technologies de rupture pour l’aviation électrique. Traverser l’Atlantique Sud avec un aéronef d’environ 4 mètres d’envergure sans pilote et à propulsion hydrogène représenterait un premier pas vers le développement d’avions bas-carbone de plus grande taille pour le transport aérien.

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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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L’Institut Clément Ader (UMR CNRS 5312) est le laboratoire de recherche en mécanique du solide de Toulouse et de sa région, sous l’égide du CNRS. Il fédère les équipes de recherche de quatre établissements et trois ministères : l’Université Toulouse III Paul Sabatier (Éducation Nationale), l’INSA (Éducation Nationale), l’ISAE-SUPAERO (Défense) et l’École des Mines d’Albi (Industrie). Ces établissements sont situés sur trois villes de Midi-Pyrénées, Toulouse, Albi et Tarbes.

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Le groupe de recherche de Mathématiques Appliquées (MA) s’intéresse à des thématiques variées : processus stochastiques (notamment les processus de Markov), optimisation numérique (notamment multidisciplinaire) et calcul parallèle, stabilisation, contrôle et résolution numérique des équations aux dérivées partielles, et enfin l’ingénierie financière.

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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.

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Le Département Conception et Conduite des véhicules Aéronautiques et Spatiaux (DCAS) intègre le Centre des Opérations Aériennes de Lasbordes (COAL) situé sur un aérodrome à quelques kilomètres du campus de L’ISAE-SUPAERO. Dans le cadre de ses activités de formation et de recherche aéronautique, le COAL opère une flotte de 9 avions légers.

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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 !

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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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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.

Actualités

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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Le référentiel Aviation et Climat de l’ISAE-SUPAERO a pour vocation de fournir des éléments #scientifiques utiles à la compréhension des enjeux sur l’aviation et le climat. Ces travaux ont été soumis à un processus de relecture spécifique, intégrant à la fois du personnel de l’ISAE-SUPAERO et des chercheurs extérieurs issus de différents instituts. Trois objectifs pour ce rapport : - Faire émerger une culture commune au sein de l'Institut sur ces questions - Soutenir les industriels dans leur stratégie de décarbonation - Alimenter les réflexions dans les débat autour de l'avenir du secteur aérien

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Issus des programmes de Mastère Spécialisé® de l’Institut, nos modules courts s’adressent à des professionnels souhaitant développer des compétences spécifiques en Aéronautique, Spatial, Management de Projet, Ingénierie Systèmes ou Digital.

Événements

Les Entretiens de Toulouse sont devenus l’évènement incontournable pour le monde Aéronautique et Spatial. Lieu d’échange et de transmission de compétences, cette formation par le débat permet une ouverture sur des sujets à fort enjeu industriel. L’édition 2025 des Entretiens de Toulouse se déroulera les 9 & 10 avril 2025, en présentiel, à l’ISAE-SUPAERO !

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La Validation des Acquis de l’Expérience (VAE) est un droit individuel inscrit dans le Code du travail et dans le Code de l’éducation. Elle permet d’obtenir tout - ou partie - d’une certification professionnelle (Diplôme, Titre à finalité professionnelle, Certificat de Qualification Professionnelle) en faisant valoir les acquis d’expériences professionnelles, salariées ou non salariées, et/ou bénévoles, et/ou volontaires. Ce dispositif peut être mobilisé si le candidat souhaite une reconnaissance personnelle ou plus généralement au service d’un projet professionnel qu’il souhaite concrétiser.

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Plusieurs chercheurs du DMSM ont reçu le prix du meilleur poster lors de la 14ᵉ conférence EASN (European Aeronautic Science Network) dédiée cette année à la thématique « Innovation in Aviation & Sace towards sustainability today & tomorrow » !

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Une équipe de chercheurs du DEOS a franchi une étape significative dans l’utilisation des données infrasonores captées par des ballons stratosphériques pour la compréhension des signaux sismiques. Cette avancée, publiée dans Earth Planets Space*, ouvre de nouvelles perspectives pour l’étude des séismes, tant sur la Terre que sur d’autres planètes.

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Le groupe « Photonique Antenne Microondes PlasmA » (PAMPA) s’intéresse à l’électromagnétisme dans les domaines des microondes et de la photonique ainsi qu’aux interactions ondes plasma.

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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.

Actualités

Le NIST (National Institute of Standards and Technology), organisme de normalisation américain, a sélectionné HQC (Hamming Quasi-Cyclic), un protocole développé par des chercheurs de l’ISAE-SUPAERO, de l’ENAC et de l’Université de Limoges, pour faire face aux futures menaces des ordinateurs quantiques. Ce protocole devrait permettre d’assurer la sécurité des échanges numériques pendant des décennies.

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Au LACS, nous enseignons les langues, l’interculturalité, la géopolitique, la culture générale, l’économie, le sport… Des compétences pluridimensionnelles qui font émerger le savoir, le savoir-être, le savoir-faire et le savoir-agir.

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Le groupe « Systèmes Spatiaux pour la Planétologie et ses Applications » (SSPA) se concentre sur un axe de recherche principal : le développement de missions et des technologies associées pour l’exploration géophysique du système solaire.

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Le Département Mécanique des Structures et Matériaux a pour vocation d’organiser et de superviser l’ensemble des activités d’enseignement de la mécanique du solide déformable pour les formations de l’ISAE-SUPAERO, en synergie avec les activités recherche amont et appliquées sur les matériaux et les structures aéronautiques. Cette interaction forte entre enseignement et recherche est le socle de l’organisation de notre département.

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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.

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La seconde révolution quantique est en marche ! L’ISAE-SUPAERO est déjà impliqué dans les recherches qui permettront l’avènement du quantique dans de nombreuses applications scientifiques et industrielles. Si aujourd’hui dans les laboratoires de recherche les travaux avancent pas à pas, les connexions entre les disciplines se renforcent. Aperçu des domaines en cours d’exploration.

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Le groupe de recherche « Théorie, Modélisation et Ingénierie des Systèmes » (ThéMIS) se consacre à l’étude et au développement de méthodes avancées pour la conception, la modélisation et la validation des systèmes complexes.

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Nos certificats d’études spécialisées s’adressent à des professionnels. Ils permettent de développer des compétences et une expertise dans les domaines du digital, de l’aéronautique, du spatial, du management de projets de l’ingénierie système et de l’intelligence artificielle.

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L’ISAE-SUPAERO est un centre de formation par la recherche, de formation à la recherche et à l’innovation, pilotant ses activités pour obtenir un bon équilibre entre excellence scientifique, visibilité académique et proximité des finalités industrielles Ses activités de recherche ont contribué à faire de l’école un leader international, non seulement en termes de programme d’ingénierie aérospatiale, mais aussi de formations « post-graduate », notamment Master of Science (MSc), Mastère Spécialisé® et doctorat (PhD) dans le domaine de l’ingénierie aérospatiale. C’est pourquoi de nombreux acteurs internationaux de la recherche rendent visite à leurs homologues de l’ISAE-SUPAERO. Nous avons rencontré Dan Sheeres, professeur émérite de l’université du Colorado et titulaire de la chaire A. Richard Seebass au département des sciences de l’ingénierie aérospatiale Ann and H.J. Smead de l’université du Colorado Boulder. Les recherches de Dan Scheeres portent sur l’astrodynamique et la navigation des engins spatiaux, les sciences planétaires et la mécanique céleste. dans ces domaines. L’astéroïde 8887 est nommé "Scheeres" en reconnaissance de ses contributions à la compréhension scientifique de l’environnement dynamique des astéroïdes. Pendant son séjour à l’ISAE-SUPAERO, le professeur Scheeres et l’équipe "Systèmes spatiaux pour les applications planétaires" ont collaboré à l’analyse des données DART et au développement de concepts permettant de sonder la structure interne des astéroïdes lors de futures missions spatiales. En outre, Dan Scheeres et l’ISAE-SUPAERO ont publié conjointement plusieurs articles dans "Nature" sur les astéroïdes et la mission DART. https://www.nature.com/articles/s41586-023-05810-5 https://www.nature.com/articles/s41586-023-05878-z En savoir plus sur Dan Scheeres : https://www.colorado.edu/aerospace/daniel-scheeres En savoir plus sur DART : https://www.isae-supaero.fr/en/videos/the-dart-mission-reached-its-target-explanations-from-dr-naomi-murdoch/

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Le groupe de recherche « Apprentissage, Décision, Optimisation » (ADO) s’intéresse à l’aide à la décision pour des applications allant des systèmes autonomes (planification, apprentissage, supervision) aux systèmes industriels (conception, développement, opérations, etc.).