Parmi les nombreux projets d'étudiants qui souhaitent faire voler un CubeSat, le projet IPSA One, initié en 2016 par Chris de Claverie, Valentin Steichen et Jordan Culeux, se poursuit. Réunis au sein de l'association d’IPSA One, ces trois étudiants de l'IPSA, école d'ingénieurs de l'air et de l'espace, ont fédéré autour d'eux une équipe d'étudiants de l'école intéressés par ce challenge qui consiste à réaliser un satellite et à le lancer !

L'idée d'IPSA One est de gérer tous les aspects du projet en impliquant les étudiants de l'association dans la totalité des étapes de développement et de constructionconstruction du satellite de type « CubeSat », un format de satellite miniature, de 10 cm de côté pour une masse de moins de 1,5 kgkg. Le choix s'est porté sur la réalisation d'un CubeSat 3U, c'est-à-dire avec trois unités. Baptisé Aragosat-1, ce CubeSat est caractérisé par ses trois unités (CubeSat 3U), dont une unité est réservée pour sa charge utile, un propulseur électrique que les étudiants d'IPSA One ont nommé NOO.

Compenser la traînée atmosphérique des CubeSats

« Ce projet est tout sauf ludique », nous explique Marwa Kadhem, présidente d'IPSA One et responsable contrôle thermique. En effet, IPSA One propose un « design de CubeSat dont l'utilité scientifique et technique se trouve au niveau du propulseur » et dont l'objectif est de « démontrer que les frottements atmosphériques peuvent être largement compensés avec l'ajout d'un propulseur plasmique RF de type helicon, élevant la durée de vie d'un CubeSat de 6 mois à 2 ans ». L'aspect innovant du projet réside ainsi dans le « fait de monter un propulseur helicon sur un CubeSat, chose qui n'a jamais été faite auparavant ». 

Il faut savoir qu'à basse altitude, typiquement entre 150 et 300 kilomètres, les CubeSats sont confrontés aux effets de la traînée atmosphérique, c'est-à-dire qu'ils sont soumis à un frottement plus ou moins important de l'atmosphère résiduelle de la Terre. En fonction de leur taille et de leur altitude, ces petits satellites sont désorbités naturellement en quelques mois !

Pour développer ce moteur, IPSA One s'est associé, dans le cadre d'un accord conclu avec le CNRS, au laboratoire Icare, spécialisé dans la mise au point de moteur à propulsion spatiale à plasma pour les satellites et les sondes interplanétaires. Comme le souligne Marwa Kadhem, « ce moteur ne nous est pas fourni à proprement parler ». Stéphane Mazouffre, directeur de recherche au CNRS au sein d'Icare, le confirme, « ce moteur n'est nullement un moteur Icare », bien que le laboratoire Icare ait guidé IPSA One pour le choix propulseur radio-fréquence et qu'il les aide « depuis le début pour le développement du propulseur, ce sont eux qui le construisent, le testent et l'optimisent notamment », conclut Stéphane Mazouffre. D'ailleurs, plusieurs étudiants d'IPSA One se sont rendus dans les locaux du laboratoire Icare pour concevoir le propulseur dans la chambre à vide.

Membres d'IPSA One du pôle OBC réalisant le montage d'un CubeSat 1U éducatif du Cnes. © Anne-Charlotte Perlbag

Des spécialistes du secteur spatial rejoignent le projet

Ce projet est d'autant plus crédible que des spécialistes du secteur spatial ont rejoint l'association pour apporter leur compétence à la réalisation du satellite. En premier lieu, il y a le laboratoire Icare et aussi Capgemini qui, suite à la victoire d'IPSA One à son concours Coup2Boost, a mis à disposition des ingénieurs et accordé une aide financière. Un radioamateur, ancien ingénieur GNSSGNSS et docteur en mathématiques en Espagne, apportera son aide dans la réalisation de la partie software et le choix du protocoleprotocole approprié dans le design du CubeSat.

C'est aussi le cas sur la partie Contrôle thermique pour la mission sur laquelle l'équipe travaille avec un ancien ingénieur thermicien de l'ESA. Enfin, IPSA One a signé un partenariat avec l'entreprise Valispace qui propose un logiciellogiciel de concurrent engineering. IPSA One rejoint alors des entreprises telles que Airbus, l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne ou encore BMW en utilisant ce logiciel dont la licence a été offerte.

À ce jour, la conception du moteur à grande échelle (1/0.3 m) est terminée. « Il s'agit maintenant de le réduire à une taille qui pourrait s'imbriquer parfaitement dans une unité du CubeSat », précise Marwa Kadhem. Parallèlement, fin février, un tir du propulseur est prévu en chambre à vide « afin de tester son niveau de fonctionnement dans son format miniaturisé » ! Cette étape devrait permettre de l'améliorer par la suite.

Quant à l'état d'avancement général du projet, l'équipe d'Aragosat-1 se concentre sur la rédaction de la Preliminary Requierements Revue (PRR), document indispensable pour postuler au programme du bureau Éducation et gestion des connaissances de l'Agence spatiale européenne « Fly your Satellite ! ». Si l'ESA sélectionne ce projet, elle financera  le lancement d'Aragosat-1 comme charge utile auxiliaire d'un de ses satellites. Il est même « fortement possible qu'il soit lancé depuis la Station spatiale internationaleStation spatiale internationale ». La prochaine étape, après la PRR, sera de « rédiger un document complet décrivant notre premier design d'Aragosat-1, c'est-à-dire la Preliminary Design Revue (PDR) ». Cependant, l'avancement du projet « dépasse largement la simple définition des contraintes : nous en sommes à la définition d'un premier design Aragosat-1 ».

Ipsa One, le satellite lancé par des étudiants

Article de Jean-Luc GoudetJean-Luc Goudet publié le 07/08/2018

Une équipe de l'école d'ingénieurs en aéronautique Ipsa prépare la réalisation d'un CubeSat, à lancer dans l'espace dans quelques années. Ces étudiants ont fédéré une association autour d'eux, sorte de mini-agence spatiale. Le projet prend corps, démontrant combien ces nanosatellitesnanosatellites changent la donne de l'accès à l'orbiteorbite basse.

Ils veulent lancer un satellite. Et ils ont de bonnes chances d'y parvenir, car ils s'en donnent les moyens. « Ils », ce sont trois étudiants de la promotion 2020 de l'Ipsa, école d'ingénieurs de l'air et de l'espace : Jordan Culeux, Chris de Claverie et Valentin Steichen. Le projet Ipsa One (One pour Orbital Nano Experiments) germegerme en 2016, durant leur deuxième année ; une association est alors créée pour réunir des passionnés de l'école autour de ce projet.

L'idée est celle d'un « CubeSat », un format de satellite miniature, de 10 cm de côté pour moins de 1,5 kg. Depuis plusieurs années, de nombreuses réalisations exploitent ce principe simple et modulaire, plusieurs unités pouvant être associées. Le succès de la formule bouleverse l'accès à l'espace, qui devient possible, avec un faible coût, pour des petites structures, entreprises ou laboratoires. Un lanceurlanceur classique peut en effet emporter ces petits cubes en plus de gros satellites. En février dernier, un lanceur indien a emporté 104 satellites en un seul tir, dont 103 CubeSats.

De gauche à droite : Chris de Claverie, Valentin Steichen et Jordan Culeux, les trois fondateurs du projet. Derrière eux, la chambre à plasma de l'Estec (le centre technique de l'ESA) qui a servi à des tests. © Ipsa One

CubeSat cherche passagers

Ipsa One n'a donc rien d'utopique. « Il existe dans le monde une centaine de projets d'étudiants avec des CubeSats, dont une dizaine en France, rapporte Jordan Culeux. Il y a une grosse demande partout. » La réalisation n'a cependant rien de simple. « Nous étions 40 dans l'association pour l'année 2016-2017. Actuellement, nous en sommes à 27 à cause des départs des étudiants en cinquième année mais cela va remonter. Il n'y a rien de trop ! »

Le projet est actuellement en « phase 0 ». Il s'agit de définir les caractéristiques principales de l'engin et la charge utile, mais aussi de nouer les bons contacts. Phase 1, en février : il faudra alors mettre des chiffres sur tout cela. « Ce sera un 3U, donc avec trois unités, une pour le propulseur, une pour la charge utile et une pour la plateforme de contrôle. » Il y aura ainsi un propulseur, ce qui n'est pas systématique sur un CubeSat. Pour la charge utile, les étudiants en sont à chercher les propositions. Des laboratoires sont intéressés mais aussi des industriels, et même un fabricant de fromage, pour la publicité.

Une maquette du satellite à l'essai. © Ipsa One

Le projet Ipsa One doit s'inscrire dans la durée

L'équipe envisage tout. Car il faut trouver de l'argentargent pour s'offrir une petite place dans un lanceur. « En Inde, cela coûte 250.000 euros. » Il faut aussi s'assurer une crédibilité suffisante, par exemple en s'appuyant sur l'aide de l'école et de deux tuteurs, enseignants à l'Ipsa, Vincent Robert, chasseur d'astéroïdesastéroïdes, et Anica Lekic, spécialiste de la physiquephysique des plasmas et astronomeastronome amateur.

Pour l'instant, il faut organiser les équipes et le travail dans différentes spécialités. Par exemple, il faut prévoir un stage d'un étudiant à Orléans qui travaillera sur le VAT (Vacuum Arc Thruster), un prototype de propulseur ionique à arc électriquearc électrique qui convient bien à Ipsa One. « Je n'ai jamais appris autant de choses en si peu de temps : technique, marketing, présentation de projet... » sourit Jordan Culeux. L'histoire d'Ipsa One ne fait que commencer et dépasse déjà la petite équipe initiale, ce qui pose le problème de la gestion des acquis. « La transmission des connaissances et des savoirs est au centre de notre projet. Nous documentons tout et nous rédigeons en anglais. C'est important. » D'ailleurs, des contacts existent à l'étranger, notamment pour les stations au sol. Quand le petit satellite sera en orbite, il faudra pouvoir le suivre tout au long de ses tours de la Terre.

Décollage prévu en 2021 ou 2022. À voir... Quoi qu'il arrive, ces étudiants, amoureux du ciel et astronomes amateurs, voient leur avenir professionnel dans l'espace. « C'est notre passion. C'est notre vie. »

Pour en savoir plus sur le projet, rendez-vous sur la conférence de présentation d'Ipsa One, pour une heure d'explications détaillées (et mises en musique), avec l'intervention de Howard Nye, de l'ESA, et Bruce Benamran, youtubeuryoutubeur de la série e-penser.