Cette année, le CSE regroupe un ensemble de 12 PSC spatiaux inscrits dans les départements Mécanique, Informatique, MIE et Physique, soit un total de 72 élèves (15%) de la promotion 2016. De plus, le CSE a proposé à certains projets de participer au concours californien Mars City Design, et aux conferences internationales.

IonSat

IonSat est un projet de nanosatellite propulsé, mené en partenariat avec la StartUp de propulsion électrique ThrustMe et le CNES.

Ce projet à débuté après le lancement réussi de X-Cubesat, premier satellite étudiant opérationnel français mis en orbite en juin 2017, réalisé avec une soixantaine d’étudiants de l’École polytechnique.

Notre objectif est de réaliser le premier satellite étudiant à propulsion ionique, et de tester les performances du moteur dans des conditions extrêmes: satellite miniaturisé au maximum, temps de développement courts, changements de trajectoire, maintien en orbite basse, etc.

Débuté en Septembre 2017, le projet est actuellement en phase A. Il occupe deux ingénieurs à temps partiel, et une dizaine d’étudiants de deuxième année de cycle ingénieur polytechnicien.

ESD CubeSat

Ce projet a pour but de développer un instrument de mesure, capable d‘agir comme moniteur de décharge électrostatique. A terme, il devra être conforme aux standards CubeSat pour être testé en orbite basse.

L’étude des évènements de charge et de décharge sont un enjeu qui redevient pertinent dans le domaine du spatial, avec des durées de transfert d’orbite de plus en plus longues (dues à l’avènement de la propulsion électrique), et à une volonté d’augmenter les tensions d’alimentation. Le surblindage étant coûteux, une étude détaillée des phénomènes permettrait l’économie.

C’est pourquoi ce projet a été lancé, en coopération avec l’ONERA (plus particulièrement le Département de Physique d’Instrumentation, Environnement et Espace).

L’année 20172018 a pour objectif intermédiaire la création d’un démonstrateur, qui puisse tester le concept. Le montage de celui-ci commence au laboratoire de l’ONERA à Châtillon.

Membres : Tristan Auregan, Corentin Allair, Paul Lartaud, Jules Fraboul, Tristan Du Fayet De La Tour, Héloïse Dupont De Dinechin, Nicolas Metz

Tuteurs : Jean Guérard (Onera, Châtillon), Jean-Charles Matéo-Vélez (Onera, Toulouse)

Plasma Mars

Plasma Mars tente de répondre a une problématique simple utile dans la perspective de l’exploration Martienne : comment transformer le CO2 en dioxygène respirable avec donc de fortes limitations énergétiques ? Initialement proposée par le Centre Spatial Etudiant de Polytechnique via le binet Astronautix, sa vocation première serait de démontrer l’efficacité ou non d’un dispositif permettant de transformer le CO2 en O2 par dissociation dans un plasma d’exploitant les quantités phénoménales de CO2 présentes sur Mars pour obtenir une source d’air respirable ou d’O2 utilisable comme comburant peu energivore. La dissociation par plasma est utilisée dans l’industrie, mais jamais dans cette optique. Nous travaillerons donc avec le Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP) situé a l’ Ecole polytechnique pour essayer d’explorer les possibilités et nous confronter aux dificultés de la recherche dans un secteur inexploré.

Ballon Orage

Le projet ballon-orage vise au développement, puis à la mise en œuvre, d’un ballon-sonde doté de plusieurs capteurs. La nacelle elle -même, les circuits en son sein, le logiciel embarqué mais aussi la routine de post-traitement des données seront largement conçus par le groupe, ce qui constitue une excellente initiation aux problématiques de projets spatiaux.

En effet, le milieu atmosphérique à moyenne altitude (4000 m) est très proche du milieu spatial sur plusieurs points ; température extrême, pression faible, contrainte de fiabilité de l’électronique embarqué. Cela impose une méthode de travail proche des projets spatiaux notamment sur le plan de la qualification du montage tout en permettant la mise au point du système complet sur une seule année.

Le ballon emportera deux dispositifs de mesure du champ électrique ; l’un d’entre eux sera un montage expérimental capable de mesurer conductivité et champ électrique dans les trois directions dans une large gamme de fréquence et avec une bonne précision, l’autre sera micro-ARES, sélectionné dans la charge utile du lander ExoMars 2016.

Le but de ce premier vol par temps clair sera de quantifier la performance de micro-ARES en comparant les deux mesures. Cette comparaison est pertinente car les champ attendues sont du même ordre de grandeur que les champs prédits par modèles numériques sur Mars.

Le second vol emportera - outre l’instrument de mesure du champ électrique - un détecteur de rayons X et ainsi qu’un capteur pour détecter les émissions lumineuses de type “sprites” ou “blue jets”. Ce vol sera effectué en conditions orageuses afin d’explorer un milieu encore assez peu connu sur le plan électrique.

Le projet comporte cinq composantes majeures ; une composante mécanique liée au dimensionnement et à la fabrication de la nacelle, une composante logicielle pour le développement du code embarqué, une composante transmission pour connaître la position du ballon à tout moment, une composante modélisation pour anticiper le comportement élecctrique de la nacelle et faciliter le post-traitement et une composante qualification pour vérifier le bon comportement de l’électronique, y compris à basse température.

Ce projet est conduit en étroite collaboration avec le LATMOS, qui fournit entre autres les cartes électroniques accueillant les différents capteurs, alimentation, chaînes de traitement et les processeurs.

Minerva

Implémentation de pompes électriques à ergols sur un démonstrateur technologique Ce projet, lancé en septembre 2017 et réalisé dans le cadre du programme Perseus (CNES), vise à implémenter un couple de pompes électriques sur le futur démonstrateur technologique de moteur fusée biliquide du projet Minerva. Plus précisément, ce projet vise à évaluer la faisabilité, dimensionner, tester puis mettre en oeuvre un système de compression électrique des ergols d’un moteur fusée de petite taille fonctionnant à l’oxygène liquide et méthane liquide. En premier lieu, faire passer l’étage d’une compression passive à une compression active permet d’alléger la structure tout en augmentant la capacité en ergols de l’étage. En second lieu, malgré un gain de masse dû aux accumulateurs, l’implémentation de pompes électriques plutôt que de turbopompes permet de simplifier le système, de rationaliser l’étage et d’augmenter l’impulsion spécifique du système, comme l’a démontré la société RocketLab avec son moteur Rutherford. Ainsi la réalisation de ce démonstrateur permettra d’étudier les régimes de cette technologie d’avenir. L’étude de faisabilité est en cours de finition et le design et la simulation des parties immergées est en cours. Plus d’information sur www.Perseus.fr

Mini APTERROS

Le projet mini-APTERROS (Advanced Propulsion TEchnology for Reusable ROcket

Operating System) étudie les technologies de décollage et atterrissage vertical (VTVL) d’une fusée. Il fait partie du macro-projet PERSEUS initié par le CNES. C’est le fruit de l’association entre ce dernier et Astronautix, Centre Spatial Etudiant de l’Ecole polytechnique, qui nous a permis de réaliser cette étude.

Le but de ce projet est de développer un véhicule VTVL de moins de 10kg à propulsion électrique (puissance maximale de 15kW). Nous nous affranchissons ainsi des problèmes de propulsion liés à une fusée classique pour nous concentrer sur la commande du véhicule; plus précisément, nous cherchons à lui faire parcourir un chemin prédéfini dans l’esprit d’un vol à échelle réelle avec atterrissage vertical sans encombre. Ce type de trajectoire permettrait de réduire drastiquement les coûts des opérations spatiales car les lanceurs pourront être réutilisés.

MarsUPilami

Le but de projet est de créer un système permettant de se déplacer sur Mars en réalisant des sauts. Ainsi, l’utilisateur pourrait joindre l’utile à l’agréable pour les déplacements sur la planète rouge, et ce malgré la combinaison spatiale. Dans le cadre de ce projet nous participons au concours “Mars City Design”, un concours qui a pour but de récompenser chaque année le meilleur travail pouvant contribuer à la pérennité d’une civilisation martienne. Partant du principe que le tourisme peut être un moteur de l’économie martienne, nous avons d’abord voulu nous pencher sur l’industrie du loisir. En effet, le divertissement sera probablement le seul moyen de démocratiser une conquête spatiale en perte de vitesse depuis les années 70. Nous avons donc eu l’idée d’exploiter la faible gravité présente sur Mars afin de réaliser des sauts. En effet, la gravité est trois fois plus petite que sur Terre. Ainsi, nous avons réalisé que notre système ne se limitait pas à une distraction, mais pouvait aussi être envisagé comme un moyen de se déplacer facilement et rapidement sur Mars. De fait, il est peu efficace d’adapter les moyens de transports terrestres à la planète Mars et nous avons donc pensé à optimiser les déplacements à pied. Cela pourrait permettre de grandes économies d’énergie et de matières premières, ce qui est particulièrement intéressant au vu de la difficulté à acheminer ces dernières sur Mars. Notre idéal à terme serait que les voitures sur Mars soient réservées à des transports de marchandises et que les déplacements de personnes à l’intérieur des villes soient assurés grâce à notre système. L’aspect sportif de cet objet et son utilisation régulière permettraient aux colons de lutter contre l’atrophie musculaire due à la faible gravité martienne. On remarque à leur retour sur terre que les astronautes sont contraints de faire une longue rééducation afin de retrouver une condition physique optimale. Notre système permettrait d’éviter cela. Nous avons donc choisi de créer un système hybride permettant de réaliser des sauts d’une grande amplitude, mais aussi de se déplacer facilement. Nous nous sommes inspirés des objets existant sur Terre tel que le pogo-stick et les échasses urbaines, mais nous voulons créer un système innovant que se distingue de ce qui existe déjà.
Ce projet est en accord avec les domaines d’étude de notre groupe, puisque nous effectuons globalement de la mécanique, de l’informatique, du sport et de la biologie.

Se nourrir sur Mars

Notre équipe participe au concours Mars City Design afin de proposer une solution durable pour nourrir une colonie martienne. La nourriture est un enjeu clé qui doit être complètement sous-contrôle et sécurisé pour la colonie. Nous avons décidé d’inclure un système de recyclage des déchets pour limiter la dépendance de la colonie vis-à-vis de la Terre.

Dans cette optique, il nous fallait créer et designer un système autonome, dont la Supply Chain garantirait le caractère durable.

En effet, notre système repose sur l’utilisation simultanée et interdépendante de bioréacteurs, cultures agricoles et entomocultures.

Les bioréacteurs, alimentés par les déchets de la colonie, fournissent aux plantes les nutriments dont elles ont besoin pour grandir et qu’elles ne peuvent trouver dans le régolithe martien. Les déchets organiques des plantes servent eux-mêmes de substrats pour les bioréacteurs ainsi que pour les insectes qui fournissent aux habitants de la colonie les protéines et vitamines que les plantes ne peuvent leur fournir.

Barbicane

L’un des problèmes essentiels de l’utilisation de l’énergie nucléaire est la gestion des déchets radioactifs. En effet, ceux-ci présentent de longues durées de vie (~100 000 ans) et une grande dangerosité (quelques heures d’exposition suffisent à être mortelles).

La solution envisagée actuellement est celle de l’enfouissement : les déchets sont coulés dans des matériaux contenant bien les radiations, et sont ensuite enterrés profondément sous terre dans des puits aménagés spécialement. Au-delà des problèmes de mise en place et de maîtrise des risques de cette solution, elle n’est au fond pas durable : elle consiste à laisser aux générations futures le soin de se débarrasser des déchets que nous abandonnons dans leur sol.

Nous proposons donc une solution alternative : les déchets sont coulés dans des projectiles en matériaux conducteurs, et sont ensuite envoyés par un canon électromagnétique vers le Soleil où ils sont naturellement incinérés.

Notre objectif est de réaliser une étude de faisabilité et de risques sur cette idée. En partant du postulat qu’un canon suffisamment puissant existe, nous cherchons à définir la forme et les matériaux du projectile, à calculer la trajectoire optimale ainsi que les incertitudes autorisées. L’objectif principal est d’évaluer en parallèle de chaque étape les risques associés, permettant de comparer notre solution à celle mise en place. De plus, nous réfléchissons aux modes d’adaptation des canons existants à nos besoins spécifiques.

Cela se traduit en pratique par la réalisation d’un prototype de projectile, et par l’écriture d’un code permettant de prendre en compte les données de tir (position, instant), et renvoyant la direction à viser et les risques associés (incertitude de tir, atmosphère , satellites, éruptions solaires,…).

Space debris

Conception d’un système de vision optique de détection qui servira pour la phase finale de la capture d’un débris spatial en orbite. Ce système est composé d’un LIDAR et d’un système de caméra stéréoscopique. Intégrer deux caméras de type CMOS et un LIDAR miniature de faible puissance dans un cube de 10cm de côté pour un assemblage ultérieur au sein d’un Cubesat 6U.

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