Mission AEGIS

La mission AEGIS est réalisée par les étudiant(e)s du Master 2 Techniques Spatiales et Instrumentation (TSI) pour l’année 2020/2021 de l’Université Toulouse II Paul Sabatier. Aegis (égide en français) fait référence aux différents types de matériaux de protection (en comparaison à des boucliers) utilisés dans l’étude de notre mission. En plus des objectifs répertoriés dans le tableau suivant, nous avons intégré à notre projet celui de deux étudiantes en partenariat avec le REXUS/BEXUS Programme de l’ESA, qui sont chargées de mettre au point le sous-système Attitude & Position Determination.

Schéma explicatif de la charge utile :

Structure qui contiendra la charge utile:

La charge utile du ballon sera placée dans une structure semblable à celle d’un cubesat 1U (de dimensions 10cm*10cm*10cm). Le but est d’expérimenter le concept du nanosatellite, plus avantageux en termes de coût, masse et dimensions.

L’organisation des composants dans le cubesat s’opère via différents étages superposés dont une plaque PCB (circuits imprimés).

L’ensemble des éléments de la structure, exceptée la visserie, a été imprimé en 3d au fablab de l’Université Paul Sabatier.

Finalement, afin de protéger la structure des variations thermiques et des contraintes mécaniques qu’elle pourra rencontrer durant le vol, elle sera placée dans une boîte en polystyrène.

Charge utile scientifique :

HARSH – High Altitude Radiation Shielding – est la charge utile scientifique du premier ballon à haute altitude. Les principaux objectifs de cette expérience sont les suivants:

– Comment le flux de rayonnement change-t-il avec l’altitude dans l’atmosphère terrestre?

– Comment minimiser l’impact des rayons gamma sur l’électronique et le corps humain?

Elle se compose de capteurs atmosphériques qui mesurent la température, la pression, le rayonnement et le gaz ainsi qu’un capteur GPS et une caméra.

Des détecteurs Geiger et de température seront placés dans des boîtes composées chacune d’un matériau à étudier: Polyéthylène, PEEK et Aluminium avec tantale. Un détecteur Geiger sera également placé à l’air libre pour comparaison.

La plateforme de traitement, implémentée à bord d’un ESP TTGO LORA32, stocke les données de tous ces capteurs sur une carte microSD. Cette carte sera récupérée à la fin du vol pour analyser les résultats de ces ensembles de mesure et ainsi déterminer l’utilisation de ces matériaux lors de futures missions spatiales et ballons de haute altitude.

Tests et calibration :

Afin de mener au mieux la mission, la structure du cubesat AEGIS ainsi que ses différents sous-systèmes ont été testés. Les capteurs contenus dans la charge utile ont été calibrés. Pour cela, nous avions à notre disposition deux chambres à vide (test sous vide primaire et secondaire, et cryogénique) dans lesquelles nous pouvons simuler les conditions de température et de pression similaires à celles que nous retrouvons à 30 km d’altitude dans l’atmosphère.

Télécommunications :

Communication entre les ballons sondes des missions AEGIS et ATILA.

Afin de communiquer entre les deux ballons AEGIS et ATILA, nous avons choisi le module Radio-Fréquence TTGO LoRa intégré au sein du microcontrôleur esp32.

Ce composant a également été choisi pour transmettre des données du ballon stratosphérique vers le sol. Avec l’antenne que possède TTGO LoRa, la communication entre AEGIS et ATILA s’effectuera dans un sens unique. Un premier module jouera le rôle de transmetteur et un deuxième module sera le récepteur des données de capteurs qui ont été préalablement calibrés.

Système de détermination d’attitude et de position (APDS) :

Le système de détermination d’attitude et de position (APDS) est conçu comme une charge utile distincte au cubesat.

Le système utilise trois capteurs pour déterminer sa position et son attitude: une unité de mesure inertielle (IMU), un récepteur GPS et un baromètre à utiliser comme altimètre.

Ces capteurs seront connectés à une carte TTGO ESP32 LoRa lisant, traitant et stockant les données en temps réel.

La sélection des capteurs spécifiques est motivée par un autre projet: les mêmes composants seront utilisés sur la charge utile ASTER sur REXUS 30, une expérience de fusée-sonde développée par une équipe d’étudiants de Lulea University of Technology et de l’Université Paul Sabatier. Comme ASTER vise à construire un spin stabilisé “Free Falling Unit”, la performance des capteurs est de la plus haute importance.