Cours de conception et opérations de mission spatiale

Leçon 1 • L’environnement spatial

Couvre le vide, les radiations, les extrêmes thermiques et la microgravité en tant que contraintes d’ingénierie. Ancre toutes les décisions de conception ultérieures dans la réalité physique.

Leçon 2 • Objectifs et exigences de la mission

Traduit les besoins des parties prenantes en exigences de mission mesurables. Établit la hiérarchie des exigences utilisée dans tous les chapitres de conception.

Leçon 3 • Aperçu du cycle de vie d’une mission

Cartographie des phases de conception, de développement, de lancement, d’exploitation et d’élimination. Fournit le cadre structural utilisé tout au long du cours.

Leçon 1 • Types d’orbites et applications

Compare les orbites LEO, MEO, GEO, HEO et spéciales selon leur utilité pour la mission. Relie le choix de l’orbite au rendement de la charge utile et aux exigences de couverture.

Leçon 2 • Manœuvres orbitales et delta-v

Couvre les transferts de Hohmann, les changements de plan et les manœuvres combinées avec des calculs de delta-v. Alimente directement le dimensionnement de la propulsion dans les chapitres ultérieurs.

Leçon 3 • Fenêtres de lancement et géométrie

Analyse de l’azimut de lancement, des contraintes d’inclinaison et du moment du lancement. Permet aux étudiants de planifier les lancements pour l’insertion sur l’orbite cible.

Leçon 4 • Perturbations et maintien à poste

Examine les effets de l’aplatissement (J2), de la traînée atmosphérique, de la pression solaire et des corps tiers sur les orbites. Prépare les étudiants à concevoir des stratégies de maintien à poste.

Leçon 1 • Conception du sous-système d’alimentation électrique

Dimensionne les panneaux solaires, les batteries et la distribution d’énergie pour les phases de la mission. Présente la méthodologie du budget de puissance utilisée dans tous les exercices de conception ultérieurs.

Leçon 2 • Configuration et structure de l’engin spatial

Aborde les charges structurales, les propriétés de masse et les facteurs déterminants de la configuration. Relie les contraintes du lanceur à la conception mécanique de l’engin spatial.

Leçon 3 • Commande et traitement des données

Couvre les ordinateurs de bord, les bus de données et l’architecture logicielle pour le contrôle de l’engin spatial. Fait le lien avec la conception des communications et des opérations dans les chapitres ultérieurs.

Leçon 4 • Sous-système de contrôle thermique

Applique des techniques thermiques passives et actives pour maintenir les températures des composants dans les limites admissibles. Intègre l’analyse thermique à la conception structurale et électrique.

Leçon 1 • Systèmes de propulsion chimique

Compare la propulsion solide, liquide et hybride pour les engins spatiaux et les lanceurs. Permet une sélection éclairée de la propulsion en fonction du delta-v de la mission et des contraintes.

Leçon 2 • Dimensionnement du système de propulsion

Intègre le budget delta-v, l’Isp et la fraction massique pour dimensionner le système de propulsion complet. Produit un cahier des charges du sous-système de propulsion pour la conception de l’engin spatial.

Leçon 3 • Sélection du lanceur

Évalue la capacité de charge utile, les dimensions de la coiffe et la compatibilité du site de lancement. Relie le budget delta-v et la masse de l’engin spatial au choix du lanceur.

Leçon 4 • Principes fondamentaux de la propulsion par fusée

Dérive la poussée, l’impulsion spécifique et l’équation de la fusée à partir des premiers principes. Fournit la base analytique pour toutes les tâches de dimensionnement de la propulsion.

Leçon 1 • Lois de contrôle et budgets de pointage

Applique les lois de contrôle PID et par quaternions pour répondre aux exigences de pointage. Produit un budget d’erreur de pointage liant les capteurs, les actionneurs et les perturbations.

Leçon 2 • Représentation de l’attitude et cinématique

Présente les angles d’Euler, les quaternions et les matrices de cosinus directeurs pour la description de l’attitude. Fournit le langage mathématique pour toute analyse du système de détermination et de contrôle d’attitude (ADCS).

Leçon 3 • Couples perturbateurs environnementaux

Quantifie les couples de gradient de gravité, magnétiques, aérodynamiques et de pression solaire. Alimente les budgets de couple perturbateur utilisés pour le dimensionnement des actionneurs.

Leçon 4 • Capteurs d’attitude

Compare les capteurs solaires, les viseurs d’étoiles, les magnétomètres et les gyroscopes selon leur précision et leur coût. Guide la sélection des capteurs pour la connaissance de pointage requise.

Leçon 1 • Architecture de la station au sol

Conçoit des réseaux de stations au sol pour la planification des contacts et le routage des données. Relie la capacité du système au sol aux exigences de volume de données de la mission.

Leçon 2 • Conception de l’antenne de l’engin spatial

Compare les antennes omnidirectionnelles, patch et à gain élevé pour les applications spatiales. Relie le choix de l’antenne aux exigences de pointage et à la marge de liaison.

Leçon 3 • Fermeture du bilan de liaison

Intègre tous les paramètres de liaison dans une analyse de marge complète pour les scénarios les plus défavorables. Produit un bilan de liaison vérifié comme livrable de conception de mission.

Leçon 4 • Modulation et codage

Présente les schémas de modulation numérique et le codage correcteur d’erreurs pour une transmission de données fiable. Relie les exigences de taux d’erreur binaire aux paramètres du bilan de liaison.

Leçon 1 • Détection et résolution des anomalies

Établit la surveillance des limites de télémétrie, les arbres de défaillance et les procédures de résolution des anomalies. Prépare les opérateurs à diagnostiquer et à récupérer les pannes en vol.

Leçon 2 • Fin de vie et élimination

Planifie l’épuisement des ergols, la passivation et les manœuvres de désorbitation ou de mise en cimetière. Aborde l’élimination responsable conformément aux directives d’atténuation des débris.

Leçon 3 • Phase de lancement et d’orbite initiale

Couvre la séparation, l’acquisition initiale et les séquences de vérification de l’engin spatial. Établit la phase de mission la plus risquée et ses protocoles opérationnels.

Leçon 4 • Détermination et maintenance de l’orbite

Applique les données de poursuite pour déterminer et propager le vecteur d’état de l’engin spatial. Permet la planification des manœuvres de maintien à poste et d’évitement de collision.

Leçon 1 • Évaluation des risques et atténuation

Applique des matrices probabilité-conséquence et des arbres de défaillance aux risques au niveau de la mission. Produit un registre des risques avec des mesures d’atténuation pour chaque risque critique.

Leçon 2 • Synthèse de la conception de mission

Intègre l’orbite, l’engin spatial, la propulsion, l’ADCS et les communications en une conception unifiée. Identifie et résout les conflits entre sous-systèmes et les insuffisances de marge.

Leçon 3 • Revues de conception formelles

Prépare et mène les revues de conception de mission, de la SRR à la CDR. Forme les étudiants à présenter, défendre et répondre aux comités d’examen technique.

Leçon 4 • Estimation des coûts et du calendrier de projet

Utilise des modèles paramétriques et par analogie pour estimer le coût et le calendrier de projet de la mission. Relie les choix de conception aux résultats budgétaires et de calendrier.