Une nouvelle technique de contrôle utilise des panneaux solaires pour atteindre l’orbite martienne souhaitée
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Un satellite en mission scientifique vers Mars vise une orbite à basse altitude, mais plus l’orbite est basse, plus il faut de propulseur pour entrer en orbite en arrivant de la Terre. Pour économiser le propulseur, une technique appelée aérofreinage utilise une petite manœuvre de propulsion pour l’insertion en orbite pour entrer dans une grande orbite; le satellite effectue ensuite de nombreux passages dans la haute atmosphère, en utilisant la traînée sur les panneaux solaires pour réduire un peu la taille de l’orbite à chaque passage jusqu’à ce que l’orbite atteigne la taille souhaitée pour les opérations scientifiques. Cette technique d’aérofreinage nécessite de trois à six mois et nécessite une supervision quasi constante par une équipe au sol sur Terre. Les ingénieurs aérospatiaux de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign ont développé un moyen d’utiliser des panneaux solaires articulés pour diriger le satellite pendant l’aérofreinage, réduisant ainsi le nombre de passages nécessaires, ce qui entraîne des économies potentielles de propulseur, de temps et d’argent.
“Si nous pouvons faire pivoter les panneaux solaires, nous pouvons contrôler la quantité de traînée générée et nous pouvons réellement diriger pendant les passages atmosphériques pour contrôler le chauffage et l’épuisement de l’énergie”, a déclaré le professeur AE Zach Putnam. “Cela signifie que nous pouvons voler beaucoup plus près des contraintes opérationnelles et aérofreiner beaucoup plus rapidement.”
Le doctorat de Putnam. L’étudiante Giusy Falcone a utilisé la capacité du satellite à faire pivoter ses panneaux solaires et a calculé comment les panneaux pourraient être utilisés pour optimiser et contrôler la traînée.
“Giusy a développé un algorithme en temps réel que vous pourriez considérer comme un pilote automatique qui utilise les informations du système de navigation embarqué du vaisseau spatial pour déterminer l’angle des panneaux solaires en temps réel, en fonction des conditions atmosphériques actuelles”, a déclaré Putnam.
Le principal facteur limitant pendant le vol est la température des panneaux solaires. Lorsqu’un satellite frappe les molécules de l’atmosphère de Mars, le frottement chauffe les panneaux et une surchauffe des panneaux solaires peut tuer le vaisseau spatial.
“Pouvoir diriger le satellite lors de chaque passage atmosphérique nous permet de nous assurer que nous ne surchauffons pas les panneaux solaires tout en volant beaucoup plus près de la limite thermique. C’est une grande amélioration. Au lieu d’aérofreiner pendant trois à six mois, il pourrait ne prend que quelques semaines.”
Cette étude porte sur l’automatisation d’un seul passage dans l’atmosphère. Ce processus serait répété plusieurs fois au cours d’une campagne complète d’aérofreinage, a déclaré Putnam.
Il a expliqué qu’à mesure que l’orbite du satellite devient de plus en plus petite, le temps qu’il faut pour terminer une orbite devient plus court jusqu’à ce que les orbites soient si courtes qu’il n’y a pas le temps de transmettre des informations du vaisseau spatial à la Terre, d’attendre une décision, puis d’envoyer commandes en arrière pour effectuer une correction.
“Parce qu’il est automatique, l’algorithme de Giusy est particulièrement utile à cette dernière étape lorsque les orbites sont très rapides, mais l’algorithme peut être utilisé pour l’ensemble du processus.”
Il s’agit de la première étape vers le développement d’une capacité autonome d’aérofreinage qui a des implications pour la réduction des coûts et des risques de mission à une échelle beaucoup plus grande.
“Le voyage vers Mars prend entre six et neuf mois. Nous ne pouvons pas vraiment changer cela, mais nous pensons que nous pouvons raccourcir le temps qu’il faut pour aérofreiner sur une orbite à basse altitude”, a déclaré Putnam. “Et le propulseur à bord que nous économisons peut être utilisé pour faire d’autres choses comme maintenir le vaisseau spatial en vie plus longtemps.”
Putnam a déclaré que la méthode actuelle d’aérofreinage est également intensive sur le plan opérationnel avec une équipe au sol travaillant 24 heures sur 24 pendant environ six mois.
“Vous pouvez imaginer à quel point cela coûte cher pour une équipe au sol travaillant 24 heures sur 24”, a-t-il déclaré. “La bande passante est également limitée pour les stations au sol qui peuvent parler à Mars. Nous n’en avons que trois et elles sont déjà sursouscrites.
“Ce logiciel réduirait considérablement notre dépendance aux stations au sol. Si nous pouvions l’automatiser à bord et n’avoir à nous enregistrer qu’une fois par semaine avec le vaisseau spatial, cela réduirait vraiment les coûts. Et cela pourrait être fait par de nombreux satellites en même temps. temps.”
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par Collège d’ingénierie Grainger de l’Université de l’Illinois. Original écrit par Debra Levey Larson. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
