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  • LE 17.03.2020: Actualité de l'astronomie / Moteurs électriques : des perspectives d’utilisation inédites dans l’espace.

    Moteurs électriques : des perspectives d’utilisation inédites dans l’espace

     

    Rémy Decourt

    Journaliste

     

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    Aujourd'hui, la propulsion électrique, qui ne dispose pas de tuyère pour orienter la poussée du moteur, est limitée dans ses manœuvres orbitales. La startup autrichienne Enpulsion a conçu un moteur doté d'une technologique inédite qui permet le contrôle du vecteur de poussée, sans pièce mobile ni système mécanique. Une première mondiale ! Les explications très techniques de Stéphane Mazouffre, directeur de recherche au CNRS, au sein du laboratoire Icare à Orléans.

    Aujourd'hui, les propulseurs électriques sont indissociables de la gamme des petits satellites, en particulier les nanosatellites, notamment parce qu'ils permettent d'atteindre une grande vitesse d'éjection, ce qui se traduit directement par une très faible consommation d'ergol. C'est cette « caractéristique qui les rend parfaitement compatibles avec les exigences des petits satellites en matière de masse et de volume », nous explique Stéphane Mazouffre, directeur de recherche au CNRS, au sein du laboratoire Icare à Orléans.

    Mais, si la propulsion électrique « offre de nombreux avantages sur la propulsion conventionnelle chimique », suscitant un intérêt grandissant pour son utilisation dans diverses manœuvres, maintien à poste, contrôle d'attitude et de trajectoire, vol interplanétaire, etc., elle présente un « point faible qui bride son potentiel, notamment pour les missions d'exploration ». En effet, à ce jour aucun moteur électrique ne « peut orienter son vecteur de poussée, comme peuvent le faire les moteurs chimiques en utilisant des tuyères orientables ». Un choix qui s'explique moins par « des difficultés techniques de mise en œuvre que par un souci de simplicité et de maîtrise de la masse du satellite ». Bien sûr cela n'empêche nullement de « réaliser des transferts d'orbite, de corriger l'orientation et la trajectoire mais les opérateurs de satellites sont contraints pour des manœuvres combinées ou successives, telles que le transfert et la correction d'attitude, ainsi que pour les missions interplanétaires ».

    Du fait du déploiement de plusieurs constellations de petits satellites, la mise en œuvre de méga-constellations et des projets de remorqueurs spatiaux et d'activités de service en orbite, tous les acteurs (motoristes, agences spatiales, utilisateurs) « sont à la recherche d'une plus grande agilité et liberté de manœuvre, difficilement réalisables avec les modes de propulsion électrique en service ». Aujourd'hui, « si l'on souhaite gagner en flexibilité », il faut des systèmes mécaniques, voire des bras comme c'est le cas sur le satellite Eutelsat 172B. « Des solutions qui coûtent cher et ajoutent de la complexité et de la masse. »

    Le propulseur IFM nano SE avec ses trois électrodes d'accélération. Dans la version standard de ce moteur, il y a seulement une électrode, c'est-à-dire un cercle de sorte que le faisceau est aligné avec l'axe du moteur. En séparant l'électrode en trois arcs, le faisceau ne sera évidemment plus symétrique et le vecteur de poussée sera orienté vers la partie en question. © Enpulsion

    Le propulseur IFM nano SE avec ses trois électrodes d'accélération. Dans la version standard de ce moteur, il y a seulement une électrode, c'est-à-dire un cercle de sorte que le faisceau est aligné avec l'axe du moteur. En séparant l'électrode en trois arcs, le faisceau ne sera évidemment plus symétrique et le vecteur de poussée sera orienté vers la partie en question. © Enpulsion 

    Demain, en raison des progrès faits dans la miniaturisation des instruments et des capteurs, ces petits satellites « pourraient ne plus se cantonner à l'orbite basse mais jouer un rôle dans l'exploration du Système solaire ». Suivant la voie ouverte par les deux MarCO (Mars Cube One A et B), qui ont relayé les données de l'atterrissage sur Mars de la sonde InSight de la Nasa, ces satellites seront de plus en plus « utilisés dans le cadre de missions d'exploration lointaine à destination de Mars et d'astéroïdes (mission Hera), voire des voyages interplanétaires vers les planètes SaturneJupiter et leurs satellites ». D'où ce besoin de souplesse et d'agilité.

    Une innovation majeure 

    Dans ce contexte, la startup autrichienne Enpulsion vient de mettre sur le marché le propulseur IFM Nano Thruster SE « qui permet le contrôle du vecteur de poussée sans pièce mobile ni système mécanique, une première mondiale », souligne Stéphane Mazouffre dont le laboratoire collabore étroitement avec Enpulsion. L'idée de la startup autrichienne est de jouer avec le « champ électrique de façon à modifier la trajectoire des ions qui peuvent ainsi être éjectés en dehors de l'axe du propulseur ». L'option choisie par Enpulsion, pour avoir le système le moins complexe possible et la capacité d'orienter le vecteur sur une grande plage angulaire « est l'utilisation d'un de trois électrodes accélératrices disjointes ».

    Concrètement, les ions positifs d'indium produits par les injecteurs (anode, pôle +) sont extraits et accélérés grâce à une électrode circulaire (cathode, pôle -) située en aval de la couronne d'injecteurs. Cette électrode est polarisée à haute tension pour donner une grande vitesse aux ions. Comme la couronne d'injecteur et l'électrode sont à géométrie cylindrique et alignées, le faisceau d'ions est symétrique autour de l'axe du propulseur (propulseur IFM nano). Si on découpe l'électrode, on peut briser la symétrie (propulseur IFM nano SE). En effet, si on polarise uniquement un segment, alors les ions iront préférentiellement vers ce segment. En séparant l'électrode en trois arcs de cercle et selon la partie polarisée, le faisceau ne sera évidemment plus symétrique et le vecteur de poussée sera orienté vers la partie en question. Dit autrement, en jouant sur la polarisation des électrodes on joue sur l'angle du vecteur de poussée.

    Propulseur IFM nano en tir - Couronne d'injecteurs d'indium (la couleur vient du plasma d'indium). © Enpulsion

    Propulseur IFM nano en tir - Couronne d'injecteurs d'indium (la couleur vient du plasma d'indium). © Enpulsion 

    Résultat, des « manœuvres plus précises qui consomment moins d'ergols ». Le maintien de l'orientation des satellites est ainsi facilité. Autre avantage potentiel, un satellite équipé de ce propulseur pourrait être « susceptible de se passer de roues à inertie ».

    C'est évidemment une grande avancée qui va « augmenter l'attractivité opérationnelle, déjà forte, de cette gamme de satellites ». Elle ouvre également de nouvelles perspectives en matière de « contrôle de trajectoire et simplification des systèmes ». Pour les satellites de type nano, de seulement quelques dizaines de centimètres, ce type de moteur va « non seulement renforcer leur attractivité mais également libérer tout leur potentiel, freiné en partie aujourd'hui par ce manque d'agilité ». L'émergence de cette technologique apparaît aussi comme un nouveau levier de compétitivité et représente une opportunité technologique et scientifique à saisir pour les futurs projets d'exploration robotique qui s'appuient sur cette gamme de satellites.

    Ainsi, les petits satellites qui opèrent au-delà des orbites basses (géostationnaire, interplanétaire) et qui ne peuvent pas désaturer leurs roues à inertie (qui servent à corriger l'attitude et la trajectoire) à l'aide d'un magnétorqueur ou qui ne peuvent pas faute d'un volume suffisant embarquer plusieurs moteurs, la vectorisation permet de corriger les désalignements (du vecteur de poussée par rapport au centre de masse) et par exemple de réussir une mission interplanétaire à moindre coût. Autre intérêt, les satellites en orbite basse qui ont besoin pour atteindre leur objectif d'un alignement parfait de leur vecteur de poussée.

    Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-moteurs-electriques-perspectives-utilisation-inedites-espace-49907/?fbclid=IwAR2ue3OYisHQAJgyxdHtWS76R8eCNbyLm9nVAqokFzLPncQua5PTCX2kqQw#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

  • LE 18.02.2020: Actualité de la météo,de l'astronomie et de la science/ Combien de satellites tournent autour de la Terre ?

    Combien de satellites tournent autour de la Terre ?

     

     

    L'orbite terrestre est de plus en plus encombrée par des milliers de satellites d'opérateurs privés et publics. Combien sont-ils à tourner au-dessus de nos têtes ? Quelles sont leurs missions ? Quels pays en comptent le plus ? Quelles sont leur taille et altitude ? Retrouvez tous les chiffres grâce à cette infographie.

    Selon l'association UCS (Union of Concerned Scientists), 2.063 satellites opérationnels étaient en orbite autour de la Terre au 1er avril 2019. Le plus ancien encore en opération est un satellite amateur américain, Amsat-Oscar 7 (AO-7), lancé le 15 novembre 1974. La cadence des lancements s'est brusquement accélérée ces dernières années, avec 378 satellites lancés en 2017 et 375 satellites en 2018. Attention : il ne s'agit pas du nombre de fusées, car les lancements multiples sont devenus la norme. Le 15 février 2017, l'Inde a ainsi battu un record avec 104 satellites en un seul tir.

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    Pays et taille des satellites

    Cette prolifération est liée à deux phénomènes : d'une part, de plus en plus de pays s'intéressent à l'espace. L’Angola a ainsi lancé son premier satellite en 2017, destiné à fournir des services de communication (radiotélévision, voix) et d'Internet haut débit au-dessus du continent africain et d'une partie de l'Europe. D'autre part, les satellites se miniaturisent avec l'apparition de CubeSats et autres nanosatellites pas plus gros qu'une boîte à chaussures.

    Utilisation des satellites

    Sur les 2.063 satellites en orbite terrestre, 38 % (788) sont dédiés à l'observation de la Terre (étude du climat, des précipitations, surveillance...) et 37 % (773) aux services de communication. Viennent ensuite les satellites à but scientifique ou technologique dans la communication ou la défense (263) et ceux utilisés pour la navigation globale ou régionale (138). On voit même apparaître des projets de plus en plus insolites, comme des œuvres d'art ou des startups proposant d'envoyer vos cendres dans le ciel à votre mort.

    Orbite des satellites

    64 % des satellites (1.325) sont envoyés en orbite basse (LEO), située entre 500 et 2.000 kilomètres d'altitude. Cette proximité permet un temps de latence très court et une moindre énergie au lancement. Elle est utilisée notamment pour les systèmes de télécommunication, d'imagerie terrestre ou la météorologie. 27 % des satellites (554) naviguent sur une orbite géostationnaire, à 36.000 kilomètres d'altitude, qui sert notamment pour les services de communication comme la télévision, le satellite restant à tout moment au-dessus du même point. L'orbite moyenne, située entre 2.000 et 36.000 kilomètres, sert quant à elle aux satellites de navigation tels que le GPS.

    Source: https://www.futura-sciences.com/

  • Le 11.02.2019:Prévisions saisonnières pour le printemps

    Les prévisions saisonnières pour la France métropolitaine et l'Europe sont actualisées le 10 de chaque mois. Cette réactualisation du 10 février concerne le printemps. Ces prévisions à long terme trouvent leur intérêt afin d'anticiper les périodes de vacances ainsi que l'activité touristique et agricole. Elles permettent aussi de prévoir les périodes à risque d'intempéries.

    Les prévisions saisonnières sont présentées dans cette actualisation par notre météorologue Régis Crépet avec les cartes mensuelles de prévisions européennes pour le printemps.

    Les données sont issues de l'un des plus puissants modèle numérique spécialisé au monde : le modèle américain CFS (Coupled Forecast System), dont METEO CONSULTréanalyse les résultats sous forme d'une interprétation développée par nos physiciens de l'atmosphère. Les résultats peuvent alors être sensiblement différents du modèle américain mais apportent des nuances pertinentes souvent justifiées.

    De plus, les prévisions décadaires vous sont proposées sur le site METEO CONSULT. Cette formule est particulièrement adaptée aux professionnels "météo-sensibles", c'est-à-dire dont les activités dépendent étroitement des tendances climatiques (tourisme, agriculture, énergie, finance, prêt-à-porter...).

    Comment intérpréter les prévisions saisonnières?

    Ces résultats mettent en évidence des particularités climatiques qu'il faut savoir interpréter : dans cette vidéo, nous vous présentons les paramètres les plus usuels : températures, précipitations et pression atmosphérique (centres d'action). Notez bien qu'il s'agit, pour l'ensemble de nos paramètres, de prévisions d'écart à la normale, ou : anomalies. Cette nuance est importante : ainsi, une anomalie "froide" modélisée sur l'Espagne ne signifie pas qu'il fera aussi froid qu'en Islande, mais que les températures y seront inférieures aux moyennes du climat du pays. Dans le même ordre d'idée, des précipitations excédentaires dans le Sahara ne signifient pas qu'il y pleuvra davantage qu'en France : tout est une question de rapport.

  • Le 9.02.2019:Demain : attention aux vents violents !

    Soyez prudents ce dimanche. En effet, une perturbation balaie la France. Elle provoque des vents parfois violents, des pluies, des orages et d'abondantes chutes de neige en montagne.

    FRANCE

    La journée est très agitée et vous êtes concernés par du mauvais temps, où que vous habitiez. Des pluies traversent la France, d'ouest en est. Elles s'accompagnent de puissantes rafales de vent, jusqu'à 120 km/h en bord de mer et entre 80 et 100 km/h dans les terres. Si vous êtres près de la Méditerranée, vous êtes un peu moins exposés à toute cette agitation mais les nuages sont nombreux porteurs de quelques ondées.

    REGIONS

    Dans le nord-ouest, vous subissez un temps très agité avec des pluies abondantes le matin et de fortes averses l'après-midi, parfois orageuses si vous habitez en bord de Manche. Attention aux rafales de vent parfois proches de 100 à 120 km/h sous les grains orageux. Prudence également en raison des ruissellement importants provoqués par les fortes précipitations si vous circulez, avec un risque ponctuel d'inondations près des points bas. En fin de journée, vous retrouvez un temps plus calme.

    Dans le nord-est, vous êtes concernés par des pluies toute la journée. Sur les Hauts-de-France, le vent souffle très fort, surtout l'après-midi avec des rafales à 120 km/h sur le littoral. Sur le Grand-Est, la limite pluie / neige s'abaisse à 700 mètres le soir avec d'abondantes chutes de neige sur les Vosges accompagnées de rafales à 130 km/h sur les ballons.

    Sur le bassin parisien, vous passez la journée sous la pluie le matin, puis les averses l'après-midi et beaucoup de vent. Les rafales les plus fortes peuvent atteindre 90-100 km/h sous les grains orageux.

    Sur le Centre-Est, les pluies arrivent rapidement et se poursuivent toute la journée en Bourgogne, Jura et en Auvergne Rhône-Alpes. Attention sur les Alpes à une tempête de neige en soirée et dans la nuit de dimanche à lundi avec des vents à 130 km/h près des sommets.

    Dans le sud-ouest, de l'Aquitaine aux Pyrénées, la journée se déroule sous les nuages, un vent modéré et des pluies. Le parapluie vous est bien utile.

    Près de la Méditerranée, ce n'est pas le grand beau non plus. Les nuages sont menaçants et parfois porteurs d'ondées qui restent dispersées. En soirée, attention à la tramontane et au mistral qui se lèvent et soufflent fort dans la nuit de dimanche à lundi.

    TEMPERATURES

    Le matin, il fait assez doux avec 4 à 10°C. Aucune gelée n'est à redouter en plaine. L'après-midi, malgré des températures de saison, voire légèrement supérieures, comprises entre 8 et 13°C du nord au sud, le vent turbulent rendra l'ambiance très désagréable

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