Essais & Simulations 145

DOSSIER ARTICLE

DOSSIER ARTICLE TECHNIQUE Essais vide-Thermiques – le cas de la qualification d’un satellite Paul-Éric Dupuis, Managing Director d’Intespace BV (groupe Airbus Defence and Space), revient sur un riche retour d’expérience de la solution DynaWorks appliquée aux essais vide-thermique, catégorie d’essais très caractéristiques du domaine spatial. Il a développé des compétences et des moyens afin de concevoir, construire et tester les satellites qu’il construit que ce soit pour les télécommunications, l’observation de la terre ou les missions scientifiques. Paul-Éric Dupuis Managing Director at Intespace BV (Airbus Defence and Space) De la même manière qu’un avion doit subir des essais de qualification avant de s’envoler, un satellite se doit d’être préparé au mieux à l’environnement qu’il va rencontrer au long de sa durée de vie. Parmi tous ces essais, ceux qui distinguent le domaine spatial des autres sont ceux consacrés à la qualification à l’environnement en orbite, caractérisé par l’absence de fluide environnant et la présence de forts gradients thermiques. Les températures rencontrées en orbite sont extrêmes : on peut passer de +200°C sur une face exposée au soleil à -200°C et moins lorsque la face à l’ombre vise l’espace profond. L’absence de fluide environnant, comme l’air sur notre terre, supprimant l’inertie, les variations peuvent être très brutales et les gradients thermiques très conséquents au sein de la structure. Les essais de qualification revêtent alors une très grande importance, d’autant plus que, contrairement à un avion, la maintenance n’est ordinairement pas possible une fois le satellite lancé. Airbus Defence and Space, comme tous les grands constructeurs de satellites, a développé des compétences et des moyens afin de concevoir, construire et tester les satellites qu’il construit que ce soit pour les télécommunications, l’observation de la terre ou les missions scientifiques. LA CONCEPTION Tout commence donc par une phase de conception pour répondre aux besoins de la mission. Les équipes du bureau d’études mettent leurs compétences au service des architectes qui conçoivent le moyen de répondre au cahier des charges de la mission. Le satellite est généralement constitué d’un module de service qui va fournir l’énergie au module de la charge utile qui est le cœur de la mission. Les équipes d’Airbus Defence and Space sont réparties dans quatre pays (France, Angleterre, Allemagne et Espagne) et chacune a son rôle à jouer en fonction de la mission du satellite. L’assemblage final et les essais de qualification étant généralement effectués à Toulouse qui est le principal site de la division spatiale. Fig. 1 - Modèle thermique d’un satellite La préparation des essais de qualification, s’effectue dès le niveau de la conception. Ainsi pour valider l’architecture et le bon fonctionnement de tous les modules, un plan d’instrumentation est soigneusement mis au point. Chaque capteur est positionné pour valider un ou plusieurs équipements et comme il faut considérer plusieurs températures de fonctionnement en fonction de la phase où travaille le satellite, il est aussi nécessaire de définir plusieurs phases d’essais à des températures d’environnement différentes. Mise bout à bout toutes ces phases réalisées en 3 équipes, peuvent représenter plusieurs semaines et même plusieurs mois pour les satellites les plus complexes, le record ayant été battu cette année avec 120 jours d’essais pour le dernier né des satellites de télécommunication. 30 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°145 • juin-juillet-août 2021

DOSSIER LA PRÉPARATION D’ESSAI Lorsque le modèle du satellite a été validé, le modèle physique se construit en assemblant les contributions de différentes sociétés participant au projet. Si l’assemblage final a généralement lieu dans le centre d’essai pour des raisons de facilité, les équipes de ce centre interviennent bien avant car l’installation des capteurs dans les parties qui seront ensuite inaccessibles doit nécessairement s’effectuer pendant l’assemblage. Un satellite est ainsi instrumenté, en prévision de l’essai vide-thermique, par plusieurs centaines de thermocouples qui viennent compléter les mesures effectuées par certains des équipements. Chaque thermocouple étant relié à la station d’acquisition par deux fils, on obtient des torons de câbles impressionnants dont les longueurs peuvent faire plusieurs dizaines de mètres. Le tout devant aller sous vide, ces câbles sont fabriqués spécialement pour ne pas dégazer et venir polluer lors de l’essai les parties sensibles du satellite comme des optiques pour les satellites d’observation. Ils doivent aussi pouvoir supporter les forts gradients thermiques auxquels la structure va être soumise. Fig. 2 – Installation d’un satellite dans le caisson d’essai vide-thermique SIMMER Sopemea, expert de vos qualifications d’équipements Vous souhaitez valider le niveau de sécurité et de performance de vos produits ou équipements avant leur mise sur le marché ? Sopemea, filiale du Groupe Apave, vous accompagne à toutes les étapes de vos projets dans vos essais : • Mécaniques • Climatiques • CEM et électriques • Mesures • Simulations numériques ESSAIS & SIMULATIONS • N°145 • juin-juillet-août 2021 I31