Mission CuPID CubeSat : Défis et Leçons

Le CubeSat CuPID était un petit satellite lancé en orbite terrestre basse en 2021. Sa mission visait à étudier une zone de l'espace appelée la Magnétosphère en capturant des images de rayons X. Après son lancement, l'équipe a rencontré un problème : ils n'ont pas pu établir de communication avec le satellite.

Cet article raconte ce qui s'est passé, comment l'équipe a enquêté sur le problème, et ce qu'ils ont appris pour les prochaines missions.

#Contexte de la mission

Le Cusp Plasma Imaging Detector (CuPID) a été construit par une équipe comprenant plusieurs universités et la NASA. Le projet a commencé en 2016, avec un lancement prévu en 2020. Cependant, des retards dus à la planification et à la pandémie de COVID-19 ont décalé le lancement à 2021.

CuPID a été lancé en même temps qu'un autre satellite appelé LandSat-9 et il était censé fonctionner dans une orbite spéciale qui permet d'observer le soleil tout en maintenant une couverture constante de la Terre.

#Caractéristiques clés du CubeSat CuPID

CuPID avait deux instruments principaux conçus pour prendre des mesures scientifiques. Ces instruments étaient fixes mais travaillaient ensemble pour collecter des données sur les structures de densité de plasma dans la magnétosphère. Le satellite était conçu pour être stabilisé en trois dimensions afin de pointer ses instruments vers les cibles souhaitées dans l'espace.

Une partie importante de la conception de CuPID comprenait son système d'avionique, qui contrôlait ses mouvements et ses Communications. Ce système utilisait divers capteurs et outils pour déterminer la position et la direction du satellite.

#Le système de communication

Le système de communication était construit avec des Radios spéciales réglées pour fonctionner à une fréquence de 400,5 MHz. Ces radios étaient cruciales pour envoyer et recevoir des signaux entre le satellite et les stations au sol.

De plus, le satellite s'appuyait sur une antenne déployable pour améliorer sa capacité à communiquer. L'antenne était conçue pour se déployer automatiquement après que le satellite ait été libéré de la fusée.

#Problèmes rencontrés

Après le lancement, l'équipe s'est vite rendu compte qu'elle ne pouvait pas contacter CuPID. L'enquête a commencé immédiatement pour déterminer la cause du problème.

#Problème de Suivi

Un des premiers défis était de suivre la localisation de CuPID. Plusieurs sources de données de suivi fournissaient des estimations de position différentes après le lancement. Cela a créé de la confusion, car l'équipe devait identifier quelles données étaient exactes. Les retards dans la réception de ces données ont compliqué leurs efforts pour établir la communication.

#Problème de contrôle B-dot

Un autre problème potentiel était lié au mouvement de rotation du satellite. Le système de contrôle était censé stabiliser le satellite. Cependant, il était possible qu'une erreur d'étiquetage dans le matériel de contrôle ait fait tourner le satellite trop rapidement. Un taux de rotation élevé rendrait la communication difficile.

#Corruption de mémoire

Pendant les tests, des problèmes sont survenus avec le stockage des données sur CuPID. La mémoire destinée à stocker les données devenait parfois corrompue en raison de problèmes lors des cycles de puissance quand les données étaient écrites. Cette corruption n’affecte pas le logiciel utilisé pour faire fonctionner le satellite, mais cela a soulevé des inquiétudes que des problèmes similaires puissent survenir en orbite.

#Synchronisation de redémarrage du logiciel

Le satellite avait quelques règles logicielles qui le faisaient redémarrer périodiquement s'il ne recevait pas de commandes du sol. Ce redémarrage pouvait créer un scénario où le satellite s'éteignait pendant les périodes de communication, entraînant une perte de connexion supplémentaire.

#Déploiement de l'antenne

Il y avait aussi une inquiétude concernant le fait de savoir si l'antenne s'était déployée correctement après le lancement. Le mécanisme de déploiement avait été testé au sol, mais l'équipe n'a pas pu confirmer s'il avait fonctionné dans l'espace. Une antenne rangée limiterait considérablement les capacités de communication du satellite.

#Performance radio

Enfin, le problème était probablement lié aux radios elles-mêmes. Les tests ont révélé que les radios ne fonctionnaient pas comme prévu. Il y avait un problème avec la façon dont la radio était configurée, entraînant une mauvaise réception et transmission.

#Apprendre des anomalies

La mission CuPID a rencontré un certain nombre de défis en raison des problèmes mentionnés ci-dessus. L'équipe a appris plusieurs leçons clés.

#Importance des tests au sol

Avoir un modèle fonctionnel du satellite au sol était inestimable pour les tests. Cette réplique, connue sous le nom de "flat-sat", a permis à l'équipe de simuler différents scénarios et d'identifier des problèmes potentiels avant le lancement.

#Tester le système radio

Les radios avaient besoin de tests plus rigoureux que ceux qui avaient été initialement réalisés. Des problèmes de performance ont surgi qui auraient pu être identifiés si l'équipe avait poussé les radios à leurs limites lors des tests au sol.

#Autoriser les balises de communication

Les satellites devraient idéalement utiliser un système de balisage, qui permet des tentatives de communication constantes. Cependant, en raison de restrictions de licence, CuPID n'a pas pu utiliser cette méthode. Si cela avait été autorisé, une balise aurait aidé à localiser le satellite et à confirmer son statut opérationnel.

#Réponses automatiques du logiciel

Mettre en place des procédures automatiques dans le logiciel du satellite qui pourraient répondre à une perte de communication serait bénéfique. Si le satellite ne recevait pas de commandes, le logiciel pourrait tenter de rétablir le contact ou de déployer l'antenne sans intervention manuelle.

#État actuel des CubeSats

L'industrie des CubeSats connaît une croissance rapide, avec de nombreux nouveaux satellites lancés dans l'espace chaque année. Cette croissance a conduit à des changements significatifs sur le marché, y compris des fusions et acquisitions qui peuvent avoir un impact sur le développement de nouvelles technologies. Les développeurs d'avionique de CuPID ont été acquis pendant la mission, ce qui a compliqué les choses pour l'équipe.

#Conclusion

La mission du CubeSat CuPID visait à faire avancer nos connaissances sur la magnétosphère grâce à une technologie innovante. Cependant, une série d'anomalies durant son opération a mis en évidence les défis auxquels font face les petits satellites.

Grâce à ces expériences, des leçons précieuses ont émergé qui aideront à améliorer les futures missions de CubeSat. Les tests au sol et des considérations de conception soigneuses peuvent réduire le risque d'échec dans l'espace. L'espoir est que les futures missions s'appuient sur ces leçons et atteignent leurs objectifs scientifiques avec succès.