Des robots pour réparer des satellites

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Je fais un peu de pub pour le blog d'un étudiant de mon laboratoire de robotique : Un article intéressant qui fait le point sur les possibilités de réparer les satellites avec les missions robotisées.

DoubleExpress m'avait demandé il y a longtemps plus d'infos sur qui faisait quoi dans le Canadarm, et notamment dans Dextre, le robot de précision qui doit être mis au bout de Canadarm2, et dont un des instruments (la main sous actionnées) a été conçue ici, au lab de robotique de Québec, j'ai toujours pas répondu alors au minimum je vous mets cette note :

L'article du blog : http://www.lablogatoire.com/2007/03/21/des-robots-pour-reparer-des-satellites/

Des centaines de satellites qui ne fonctionnent plus sont toujours en orbite. Souvent, c’est le bris d’une composante comme un gyroscope ou encore l’épuisement de carburant qui cause la fin de l’utilisation. Si on était capable de les réparer, plusieurs d’entre eux pourraient continuer leur service. Des montants énormes pourraient être économisés. C’est la motivation derrière plusieurs projets qui visent à envoyer des satellites-robots à la rescousse de leurs congénères.

Mars 2007: Orbital Express
La semaine dernière, la NASA et le DARPA ont procédé au lancement d’Orbital Express. Deux satellites connectés ensemble on été placés en orbite. Le but de la mission est de démontrer la capacité pour un des deux (nommé ASTRO) de rajouter du carburant à l’autre (NextSat) et de remplacer certaines composantes.

Sur cette page, on peut voir les différents tests qui seront effectués pour valider le concept. Ils effectueront certaines tâches lorsque connectés. Puis, il se sépareront de plus plus en plus loin pour tester les approches, la saisi de NextSat par ASTRO, et l’arrimage. Il ne s’agit réellement que d’un démonstrateur. Vous pouvez voir une animation ici. Cette application pourrait être utilisée commercialement autour de 2020.

Le défi est de taille. Lionel Birglen est un ancien collègue maintenant professeur à la Polytechnique de Montréal. Il s’intéresse dans ses recherches à la robotique spatiale. Il commente à propos d’Orbital Express:
Il s’agit en fait d’une seconde tentative, la première s’étant soldée par un échec. Il me semble qu’à l’époque les deux satellites s’étaient rapprochés avant de brusquement s’éloigner, ce qui laisse penser à un bug logiciel.
Une avenue pour réparer Hubble?
Dans cet article, l’auteur conclue qu’il est dommage que l’approche ne puisse être utilisée pour réparer le vieillissant Hubble. Selon l’auteur, aucune équipe n’avait réussi à prouver qu’ils étaient capable de réaliser le projet à temps. Une de celle-ci était canadienne. Il s’agit de MDA, l’entreprise qui a fabriqué les Canadarms. Ils étaient semble-t-il les seuls à pouvoir réaliser l’exploit. MDA a tout fait pour relever le défi. À un certain moment, à peu près toute leur force de travail en robotique se consacrait à préparer leur soumission pour la NASA. Celle-ci a été rejetée.

Selon Thierry Laliberté, un autre collègue qui a déjà collaboré avec MDA, leur concept consitait à adapter le manipulateur agile spécialisé (SPDM). Le SPDM ressemble à un torse, avec deux bras. Il sera installé au bout du Canadarm 2, lui même fixé à la station spatiale internationale. Thierry a conçu deux préhenseurs pour la compagnie dans des projets de ce type. La première est la main SARAH, une main mécaniquement intelligente capable de s’adapter à la forme des objets sans nécessiter de contrôle complexe. La seconde est une pince plus simple, dont le but aurait été de soulever la couverture thermique qui recouvre les satellites. C’est la plupart des cas la première étape à effectuer avant de pouvoir remplacer quoi que ce soit sur les appareils.

Les autres projets dans la course
Comme le mentionne Lionel:
C’est très intéressant car le marché est là et il est énorme, on parle de dizaines de milliards de dollars US. Par contre les moyens nécessaires sont eux aussi énormes ce qui explique le financement via des agences gouvernementales. De plus, cela prépare la voie vers des sondes robotiques plus autonomes pour l’exploration spatiale.
Puisque le marché est considérable, plusieurs équipes travaillent sur se sujet dans le monde. Lionel me mentionne que les Japonais ont leur concept nommé ETS-7. Les Européens ont aussi un projet de l’avant nommé TECSAS.

Ce qui rendra éventuellement cette approche faisable, c’est que de plus en plus, les satellites seront conçus de façon à pouvoir être réparés en orbite par un robot. Ceci facilitera grandement la tâche du robot.
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@skyboy a écrit:
L'article du blog : http://www.lablogatoire.com/2007/03/21/des-robots-pour-reparer-des-satellites/


(...)
Le défi est de taille. Lionel Birglen est un ancien collègue maintenant professeur à la Polytechnique de Montréal. Il s’intéresse dans ses recherches à la robotique spatiale.
Tiens Lionel est aussi un ancien "collègue" à moi, on était dans la même section en école d'ingé.
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It's a small world !! INSA Strasbourg (Anciennement, je sais pas quoi ?)
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@skyboy a écrit:It's a small world !! INSA Strasbourg (Anciennement, je sais pas quoi ?)
Yep !
Concernant Orbital Express y'a une vidéo prise depuis le bras disponible sur le site :
http://www.darpa.mil/orbitalexpress/ (cliquer sur "On-orbit video")

Personnellement je suis encore dubitatif sur la "réparation en orbite", il faudrait que les satellites soient conçus avec cette perspective en vue, mais ça viendra surement.
Je verrais plutôt (dans un premier temps) des modules autonomes venant s'arrimer pour servir de remorqueur fournissant une capacité d'orientation et de manoeuvre de secours. Un satellite déjà à poste en orbite géostationnaire n'aurait pas besoin de ressource énorme.
Ca a déjà été évoqué mais impossible de me souvenir par qui.
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C'est sûr que c'est pas pour tout de suite, il faut que les satellites soient dès le départ conçus pour être réparable par un robot.
Cela dit, dans le cas de satellites exceptionnel comme Hubble, MDRobotics déclarait être capable d'accomplir la mission. Le congrès Américain, heu, la NASA en a décidé autrement : Ce sera une mission américaine habitée.
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Steph a écrit:Je verrais plutôt (dans un premier temps) des modules autonomes venant s'arrimer pour servir de remorqueur fournissant une capacité d'orientation et de manoeuvre de secours.
Pour le remorquer où ?
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Astrogreg a écrit:
Steph a écrit:Je verrais plutôt (dans un premier temps) des modules autonomes venant s'arrimer pour servir de remorqueur fournissant une capacité d'orientation et de manoeuvre de secours.
Pour le remorquer où ?
Le terme est un peu mal choisi je te l'accorde, pour qu'il reste sur son orbite nominale en fait.
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Je n'ai pas compris leur utilité. Ils serviraient à quoi exactement ?
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Steph a écrit:Je verrais plutôt (dans un premier temps) des modules autonomes venant s'arrimer pour servir de remorqueur fournissant une capacité d'orientation et de manoeuvre de secours.
Ça c'est juste pour le cas où il y a une panne dans le systeme de propulsion et d'orientation du satellite. Si le problème est dans les intruments d'observation ou de communication, il faut des robots avec des bras pour ouvrir la bête et l'opérer !
Avec un satellite construit avec différentes module comme Hubble, c'est très faisable !
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Bonjour,
@skyboy a écrit:C'est sûr que c'est pas pour tout de suite, il faut que les satellites soient dès le départ conçus pour être réparable par un robot.
Cela dit, dans le cas de satellites exceptionnel comme Hubble, MDRobotics déclarait être capable d'accomplir la mission. Le congrès Américain, heu, la NASA en a décidé autrement : Ce sera une mission américaine habitée.

Moi, ce que je ne comprends pas bien, c'est la rentabilité du truc. A partir du moment où on lance un robot dépanneur dans l'espace, on a payé 99% du coût du lancement d'un nouveau satellite. Donc, autant lancer un satellite directement !
Bon, si on a de la chance, on peut essayer de réparer plusieurs satellites avec le même robot. Mais il faut alors attendre que plusieurs tombent en panne avant de lancer le dépanneur, sinon, on ne saura pas quelle pièce changer.
Et inutile de préciser que les satellites à dépanner doivent être sur une orbite proche, sinon, le surplus d'énergie nécessaire pour changer d'orbite nécessiterait l'envoi d'un dépanneur de plusieurs dizaines de tonnes .... essentiellement du propergol !
Ce serait typiquement le cas des satellites géostationnaires qui sont tous dans le même plan orbital (le changement de plan orbital est une manoeuvre très couteuse en énergie). Pour tous les autres satellites, dont Hubble ou les autres satellites en orbite basse, je ne pense pas qu'un dépanneur puisse être utilisé de façon efficace.

Cordialement,
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@Argyre a écrit:Bonjour,
@skyboy a écrit:C'est sûr que c'est pas pour tout de suite, il faut que les satellites soient dès le départ conçus pour être réparable par un robot.
Cela dit, dans le cas de satellites exceptionnel comme Hubble, MDRobotics déclarait être capable d'accomplir la mission. Le congrès Américain, heu, la NASA en a décidé autrement : Ce sera une mission américaine habitée.
Moi, ce que je ne comprends pas bien, c'est la rentabilité du truc. A partir du moment où on lance un robot dépanneur dans l'espace, on a payé 99% du coût du lancement d'un nouveau satellite. Donc, autant lancer un satellite directement !
Mais skyboy évoque justement ce principe pour des satellites très coûteux, comme un téléscope spatial.

@Argyre a écrit:
...
Et inutile de préciser que les satellites à dépanner doivent être sur une orbite proche, sinon, le surplus d'énergie nécessaire pour changer d'orbite nécessiterait l'envoi d'un dépanneur de plusieurs dizaines de tonnes .... essentiellement du propergol !
On peut faire varier l'inclinaison du plan orbital de 30 degrés, par exemple, avec une masse de propulsif représentant tout au plus 10% de la masse du dépanneur, avec des moteurs Hall. On doit pouvoir concevoir un dépanneur capable d'atteindre n'importe quelle orbite sans se ruiner en propergol, si on accepte des temps de transfert de plusieurs semaines ou plusieurs mois.

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Concernant le prix d'un tel satellite, on peut déjà imaginer qu'il sera plus faible s'il en est construit quelques unités, et que le lancement sera d'un prix réduit grâce à une masse de quelques centaines de kilo.
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Astrogreg a écrit:Je n'ai pas compris leur utilité. Ils serviraient à quoi exactement ?
Pour maintenir le satellite à poste en cas de défaillance dans le système d'orientation, plutôt que de perdre l'engin, voire même pour un marché de l'occasion pour les vieux satellites qui ont épuisés leurs réserves.

Le petit remorqueur serait embarqué sous forme de charge secondaire sur une Ariane 5 (en fait il prendrait carrément la place de l'adaptateur), et utiliserait un moteur électrique.

Voilà j'ai retrouvé quelques liens à ce sujet :

http://www.orbitalrecovery.com/index.htm

http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=13103

http://www.flashespace.com/html/avril05/18_04.htm

http://www.responsivespace.com/Papers/RS2/SESSION%20PAPERS/SESSION%203/WINGO/3004P.pdf
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Un compte-rendu régulièrement mis à jour de la mission Orbital Express :
http://www.boeing.com/ids/advanced_systems/orbital/updates.html
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