Cette année, le CSE regroupe un ensemble de 15 PSC spatiaux inscrits dans les départements Mécanique, Informatique, MIE et Physique et 2PRL, soit un total de 85 élèves. Le CSE a proposé à certains projets de participer aux programmes ESA et aux conférences internationales.
DESTINY - Ballon vénusien
Sonder la structure interne, via des études sismologiques, des planètes terrestres que sont Mars, la Terre et Vénus est capital afin de comprendre leur origine et les raisons de leurs différences. Si le cas de la Terre est grandement avancé, et celui de Mars ne pose pas de problème technique majeur, nous en sommes encore aux prémices de l’exploration de l’intérieur de Vénus. En effet, les conditions extrêmes qui règnent à sa surface, avec une température de 400 °C et une pression de 90 atmosphères, empêchent l’utilisation d’atterrisseurs, seul moyen utilisé jusqu’alors. D’autres solutions doivent donc être envisagées.
Si la surface de Vénus est pratiquement inaccessible, certaines régions de son atmosphère présentent des conditions similaires à celles que l’on peut trouver sur la Terre. Une solution pour sonder l’intérieur de Vénus est donc d’employer une constellation de ballons atmosphériques permettant de retracer l’origine des ondes infrasonores générées par les séismes en surface.
Bien que prometteuse, cette méthode doit avant tout être testée sur Terre. Le projet DESTINY (Detection of Earthquales through a STratospheric Infrasonic studY), s’attache à étudier les ondes infrasonores stratosphériques depuis un unique ballon, afin de caractériser le bruit infrasonore, d’en identifier les différentes sources, et enfin de les localiser. Il est le fruit d’une collaboration entre l’École polytechnique dans le cadre des PSC, et une équipe de l’ISAE-Supaero dirigée par David Mimoun et Raphael Garcia. De plus, ce projet prend part à la mission BEXUS 28 du programme BEXUS/REXUX (), proposé par l’ESA, qui permet à des étudiants de réaliser des expériences sur des ballons atmosphériques.
Le programme REXUS/BEXUS est réalisé dans le cadre d’un accord bilatéral entre le Centre allemand pour l’aéronautique et l’astronautique (DLR) et l’Agence spatiale suédoise (SNSB). La partie suédoise de la charge utile est proposée à des étudiants d’autres pays européens dans le cadre d’une collaboration avec l’Agence spatiale européenne (ESA).
X-ROCKET
Le projet X-Rocket a pour objectif principal le lancement d’une fusée expérimental dans le cadre de la campagne de lancement nationale de C’Space en juillet 2019. Dans le cadre de ce lancement nous étudions le concept de furtivité plasma associé à une fusée expérimentale. Nous souhaitons pour cela lancer notre fusée en juillet 2019 et mesurer sa surface équivalente radar, tout en démontrant en laboratoire la faisabilité du concept de furtivité plasma et travaillant à la miniaturisation du dispositif. Ce projet pourra être repris l’année prochaine pour travailler à l’embarcation d’un dispositif miniaturisé sur notre vecteur et comparer les surfaces équivalentes radars.
Le PSC X-Rocket possède deux objectifs principaux :
Le lancement d’une fusée expérimentale lors de la campagne nationale de lancement C’Space organisée en juillet 2019
Prouver la faisabilité du concept de furtivité plasma sur une fusée expérimentale, tout d’abord au sol puis embarqué l’année prochaine
Notre PSC composé de 9 personnes est divisé en trois sous-systèmes afin d’optimiser le travail : mécanique, électronique et expérience plasma.
Acteurs du projet : Corentin Catel, Eloïse Letournel, Adam Siegel, Emmanuelle Guerret, Lauren de Chambure, Aymeric Monnot, Robin Gobert, Pascal Chang, Anton Raël
IonSat
IonSat est un projet de nanosatellite étudiant (CubeSat) que nous menons au sein de l’Ecole polytechnique. Il a été initié suite au lancement réussi de X-Cubesat, premier satellite étudiant opérationnel mis en orbite en avril 2017 par nos prédécesseurs à l’X. Les objectifs autour de ce projet sont nombreux et ambitieux. Nous souhaitons que ce satellite soit prêt au lancement d’ici trois ans, en juin 2021. La mission est de mettre en orbite un propulseur ionique, pour en faire la démonstration technologique et étudier les effets des dépôts d’iode sur le fonctionnement du satellite.
Ardan
Que ce soit pour mettre en orbite des micro-satellites ou envoyer du ravitaillement à l’ISS, les méthodes actuelles de lancement sont énergétiquement et financièrement très coûteuses. Notre étude porte sur une alternative de lancement: le canon électromagnétique. Nous étudions la possibilité d’utiliser un système exploitant les forces de Laplace pour envoyer dans l’espace des projectiles de quelques kilogrammes contenants des micro-satellites ou des éléments pour l’ISS. Nous basant sur l’étude du canon du groupe Barbicane (2017-2018), nous étudions plus précisément les différentes trajectoires possibles, pour atteindre l’ISS ou mettre en orbite, et les différentes méthodes de récupération du projectile dans l’espace.
Matière Noire
The project will be in the domain of astroparticle physics, at the interface between particle physics, cosmology and astrophysics. It will in particular focus on the phenomenogy of Dark Matter (DM), the substance that constitutes 26% of the energy budget of the Universe but whose nature is so far unknown, and more precisely on its Indirect Detection (ID). Such strategy aims at detecting DM via the cosmic rays possibly produced by the annihilations or decays of DM particles in the galactic halo. The project will consist in updating and extending some of the tools provided in a public code named “The Poor Particle Physicist’s Cookbook for Dark Matter Indirect Detection (PPPC4DMID)”, which provides ythe research community with easy-to-use sets of functions and recipes for computing signals of DM ID. The proposed work requires: knowledge of the basics of cosmology and DM phenomenology, some familiarity with particle physics codes such as PYTHIA and some familiarity with Wolfram Mathematica. If the goals are reached, the updated numerical products will be made public. They may also be used for a small research project (concerning Inverse Compton gamma rays from low energy electrons and positrons from Dark Matter).
Extraction d’eau lunaire
Extraire l’eau une fois sur place s’avère alors devenir un point crucial dans ce domaine. C’est pourquoi, dans le cadre de cette étude, notre réflexion s’est tournée vers les méthodes ISRU (In Situ Resource Utilisation) qui sont actuellement en pleine expansion car elles concernent notamment les projets de colonisation et d’exploration martienne. En effet, le prix d’envoi d’un kilo d’eau dans l’espace étant encore de plusieurs dizaines de milliers d’euros, en emporter le moins possible avec soi afin d’en extraire une fois sur place devient une nécessité pour diminuer le coût des missions spatiales. Pour des missions plus lointaines comme la colonisation de Mars, cet enjeu est vital puisqu’il devient alors nécessaire de se procurer de l’eau in situ.
Nous avons alors de travailler sur la conception et la réalisation d’un nouveau foret plus complexe afin de résoudre les problèmes de sélectivité d’échantillon et de levage. Dans l’optique de fournir des premiers résultats concrets, l’étude est actuellement axée sur la construction intégrale d’une foreuse capable d’extraire sélectivement une couche de régolithe à une profondeur spécifique, en s’insérant dans le sol par rotation de sa coque externe filetée.
Optimisation du refroidissement d’un outil de découpe dans l’espace
L’idée de miner les astéroïdes fait beaucoup fantasmer, et de nombreuses idées ont été lancées sans qu’aucune n’ait été mise en pratique pour l’instant. Néanmoins plusieurs entreprises s’intéressent au minage des astéroïdes pour en exploiter les ressources (Planetary Resources, Deep Space Industries, TransAstra ou encore Asteroid Mining Corporation). Ces entreprises disent développer des stratégies concrètes pour exploiter les ressources minérales présentes sur certains astéroïdes proches de l’orbite terrestres. Le minage d’astéroïdes offrirait notamment un recours à la pénurie de métaux rares prédite sur Terre.
Sans prendre en compte la faisabilité économique d’un tel projet, le minage des astéroïdes pose de nombreux problèmes techniques par rapport au minage sur Terre. L’un des principaux problèmes est l’absence d’atmosphère qui empêche le refroidissement des outils de minage par convection et conduction comme c’est le cas sur Terre : c’est ce problème que nous avons choisi d’étudier, avec notre équipe de 6 étudiants en deuxième année à l’Ecole polytechnique.
Nous étudions un système de dissipation de la chaleur par rayonnement thermique, qui est le seul moyen pour évacuer la chaleur du système en l’absence de convection. Ce système est déjà utilisé dans l’ISS mais nécessite de grandes surfaces de rayonnement. Nous voudrions pouvoir rendre ces surfaces plus compactes et donc moins coûteuses à transporter en les plissant à la manière d’une feuille froissée. Cependant, si la surface est très plissée, une partie du flux émis est réabsorbée par les surfaces en regard, ce qui induit une compétition entre l’augmentation de la surface par plissement et la capacité à dissiper efficacement la chaleur. Il est donc nécessaire d’optimiser la forme de cette « voile rayonnante ». Pour ce faire, nous utilisons un algorithme génétique qui s’inspire de la théorie de l’évolution : le principe est de faire subir à la surface des modifications géométriques aléatoires (des « mutations ») en ne les conservant que si elles permettent d’améliorer la forme finale. Nous espérons ainsi obtenir une structure originale proche de la forme optimale.
Parallèlement, nous procédons à des expériences de découpe d’échantillons métalliques afin de connaître un ordre de grandeur du flux de chaleur transmis à l’outil de découpe, c’est-à-dire le flux à évacuer. Nous travaillons à cet effet en liaison directe avec le Laboratoire de Mécanique des Solides (LMS) de l’Ecole polytechnique.