Un CubeSat japonais va impacter la Lune en 2020 ou 2021
— Actualités du 12 mai 2019 —
L’année dernière, les CubeSats MarCO-A et MarCO-A ont suivi InSight jusqu’à la planète Mars. Ce sont les premiers CubeSats à avoir fait une mission interplanétaire. On a ensuite perdu le contact avec eux en début d’année. Ce premier succès inspire toutes les agences spatiales du monde. De nombreux CubeSats devraient bientôt survoler ou orbiter différents corps du système solaire interne.
La JAXA, l’agence spatiale japonaise, pense que les CubeSats peuvent aussi impacter ou atterrir sur un corps céleste. En 2020 ou 2021, le vaisseau spatial Orion partira pour une mission inhabitée autour de la Lune. Il devrait embarquer avec lui une douzaine de CubeSats. Parmi eux, il y aura le semi-impacteur OMOTENASHI. Ce CubeSat japonais de 6 unités et qui pèsera 14 kilos sera largué sur une trajectoire d’impacteur, sans mise en orbite préalable. Il embarquera un petit moteur et quatre kilos d’ergols. Ce moteur devra ralentir OMOTENASHI jusqu’à un arrêt complet à quelques centaines de mètres d’altitude. Le minuscule atterrisseur doit finir son voyage en chute libre. L’impact final sera absorbé par un airbag.
Si tout se déroule comme prévu, un tout petit module de 700 grammes pourra alors utiliser son émetteur radio pour confirmer l’alunissage. La mission devrait aussi être capable de produire un peu de science. Des accéléromètres placés dans le CubeSats étudieront l’impact, ce qui devrait donner quelques informations sur les propriétés mécaniques de la surface de la Lune. OMOTENASHI pourrait aussi prendre des mesure des radiations au sol.
On peut imaginer que des CubeSats similaires seront emportés par des sondes spatiales massive vers le système solaire externe. On pourrait leur confier les missions les plus périlleuses sans mettre en danger la mission principale, comme par exemple traverser les geysers d’Encelade ou tenter de toucher la surface d’Europe. Si le retour scientifique est prometteur, une agence spatiale pourrait tenter de développer une telle mission.
Un nouveau propulseur pour CubeSat pourrait révolutioner l’exploration spatiale
— Actualités du 14 août 2018 —
En mai dernier, l’atterrisseur Insight est parti en direction de Mars. Il embarquait deux CubeSats chargés de relayer ses communications lors de son atterrissage sur la planète rouge, MarCO-A et MarCO-B. Ce sont les premiers CubeSats chargés d’une mission interplanétaire. Ils permettront d’évaluer ce qu’il est possible de faire avec ce format de satellites. Les CubeSats mesurent quelques dizaines de centimètres et pèsent généralement moins de 20 kilos. Cela veut dire qu’ils sont économiquement intéressants. Jusqu’à maintenant, ils étaient lancés vers l’orbite basse mais ils pourraient permettre d’accélérer fortement l’exploration du système solaire. C’est pourquoi de nombreuses équipes scientifiques surveillent de près le voyage vers Mars de MarCO-A et de MarCO-B pendant plusieurs mois dans l’espace profond .
Avec un si petit format, les CubeSats sont cependant très vulnérables aux radiations. L’isolation thermique est limitée ce qui ne permet pas de faire face aux grandes variations de température qu’il y a dans l’espace. Il n’y a pas de place pour un système de navigation sophistiqué, ni pour de grands panneaux solaires. Les moyens pour communiquer avec la Terre sont aussi très limités. Créer un CubeSat petit et léger impose de grands sacrifices au niveau des performances. La NASA est pourtant parvenue à mettre au point une architecture de mission adaptés. Les deux CubeSats doivent encore survivre jusqu’au mois de novembre pour accomplir leur mission. Cela ouvre cependant la voie à d’autres CubeSats qui pourraient être lancés par la suite, au-delà de l’orbite terrestre. A l’université de Hampton aux Etats-Unis d’Amérique, une équipe est déjà en train de travailler sur un CubeSat chargé d’étudier l’atmosphère d’Uranus ou de Neptune. Il pourrait rejoindre une mission spatiale plus importante pour remplir ses propres objectifs. Les missions spatiales les plus ambitieuses ont encore besoin d’importants efforts de miniaturisation, mais elles
deviennent de plus en plus réalistes chaque année.
Les principaux défis qui font face aux CubeSats pour espérer accomplir des missions interplanétaires concernent leur propulsion. Sans moteur-fusée dédié, ils ne peuvent pas espérer effectuer des corrections de trajectoire, ce qui limite fortement leur potentiel de mission. Mais de ce côté, aussi des solutions émergent. L’entreprise Stellar Exploration est en train de finaliser un propulseur qui brûle de l’hydrazine et du peroxyde d’azote. Stellar Exploration affirme que ce propulseur pourrait permettre à un CubeSat de 28 kilos de modifier sa vitesse de 2 kilomètres par seconde. Le moteur a été développé grâce au financement de la NASA qui est très intéressée par ses possibilités. Il pourrait donc équiper une mission spatiale dès 2022. C’est à cette date que l’agence spatiale américaine lancera la mission Psyche chargée d’aller explorer un corps de la ceinture d’astéroïdes. La sonde utilisera la propulsion ionique pour rejoindre sa cible, mais sur son trajet elle survolera la planète Mars. Elle pourrait alors en profiter pour larguer un CubeSat équipé d’un système de propulsion de Stellar Exploration. Malgré son petit format, le CubeSat serait alors capable de se mettre en orbite martienne de manière autonome.
Les CubeSats et les Smallsats sont déjà en train de révolutionner l’utilisation de l’orbite terrestre, et pourraient révolutionner l’exploration spatiale. Peut-être que dans une dizaine d’années, la majorité des missions interplanétaires sera attribuée à des sondes de quelques dizaines de kilos.
Des CubeSats vont être utilisés pour explorer l’espace
— Actualités du 28 novembre 2017 —
La taille des CubeSats limite les options concernant la propulsion et la charge utile qu’ils peuvent embarquer. Mais ça ne veut pas dire qu’on ne peut pas les utiliser pour créer des missions basiques mais très économes. C’est le point de vue de l’agence spatiale européenne, qui est en train de concevoir sa première sonde scientifique pour une mission au-delà de l’orbite basse avec un CubeSat. Appelé M-Argo, ce serait un gros cube de 22 cm de côté et 34 cm de long. Sa mission consisterait à étudier un astéroïde.
La cible choisie serait un groupe d’astéroïdes composé de petits corps tournant très vite sur eux-mêmes. Grâce à cette rotation, ils seront débarrassés de la poussière qu’on trouve généralement sur ces objets, ce qui en fait déjà une cible intéressante. Pour résoudre le problème de la propulsion, le CubeSat M-Argo ferait une partie du voyage comme passager d’un satellite. Il se rendrait alors vers sa cible à l’aide de son propre système de propulsion électrique. La mini-sonde spatiale étudierait sa cible avec deux instruments, un imageur multi-spectrale et un altimètre laser.
L’utilisation d’un CubeSat pour une telle mission présente plusieurs avantages. Il y a tout d’abord le faible prix, car le moindre kilo coûte une fortune à envoyer dans l’espace, d’autant plus si on va plus loin que l’orbite basse. Avec les CubeSats, il est possible de réduire le coût de l’exploration de l’espace profond d’un facteur 10. En plus de cela, on peut imaginer d’autres types de missions. Il est possible de faire tenir de très nombreux CubeSats dans une fusée spatiale. Pour les astéroïdes, c’est l’occasion de réaliser des études quantitatives car plutôt que d’en explorer un seul, on peut se permettre d’en étudier 10 ou 20 avec autant de CubeSats.
Avant que M-Argo et d’autres missions du même type commencent leur mission, il y a cependant encore du travail. La miniaturisation de sa propulsion et de ses moyens de communication est encore au stade expérimental. Les ingénieurs de l’ESA pensent que M-Argo pourra être prêt vers 2021. Il faudra alors qu’une mission lui soit confié en très haute altitude, c’est-à-dire vers un des points de Lagrange de la Terre. On sait que la NASA est dans une logique similaire avec le programme Planetary Science Deep Space SmallSat Studies, qui va développer des missions destinées à des CubeSats au-delà de l’orbite basse et pour toutes ses missions d’exploration de l’espace profond.
CubeCab veut apporter de la souplesse aux clients de CubeSats
— Actualités du 5 septembre 2017 —
Le marché des microsatellites, les CubeSats, va exploser au cours de la prochaine décennie. Pour répondre à ce besoin, de nouvelles offres de lancement sont en train d’émerger. Pour le moment, les CubeSats sont lancés par grappes. Il faut donc une charge utile principale ou secondaire de plusieurs dizaines de microsatellites pour justifier un lancement avec une fusée traditionnelle. Mais cela pose un problème important. Il faut souvent des années pour réunir une charge utile suffisante à l’orbite choisie pour justifier un lancement.
L’entreprise CubeCab a été créée afin d’apporter des solutions à ce problème. CubeCab veut commercialiser un lanceur spécialisé dans la mise en orbite de CubeSats, avec la possibilité de faire des lancements de microsatellites à l’unité. Cela permettra notamment de réduire de quelques années le délai entre la conception du satellite et sa mise en orbite. On passera à un délai de quelques mois. Pour que l’entreprise réussisse, il faut bien sûr que le coût de lancement soit modéré. Les acteurs qui ont recours à des CubeSats le font souvent car ils n’ont pas les moyens de se payer un satellite de grande taille. Pour y parvenir, CubeCab veut développer une petite fusée principalement imprimée en 3D. Elle sera capable de placer une charge de 5 kg en orbite basse.
Il faut compter sur les énormes progrès de la miniaturisation qui ont été réalisés ces dernières années. C’est d’ailleurs grâce à ces progrès que de plus en plus de monde s’intéresse au CubeSats, alors qu’à leurs débuts ils servaient principalement aux programmes de recherche à bas coûts. Ils sont en train d’avoir une véritable utilisation commerciale. Ils permettent aussi à de nombreux pays disposant de peu de moyens de pouvoir accéder au secteur spatial. Par exemple, les premiers satellites nationaux de la Mongolie ou de la Slovaquie ont été des CubeSats.
CubeCab a plusieurs avantages : réduire le délai de mise en orbite une fois le satellite, et le placer sur l’orbite précise voulue par les clients. En effet, les CubeSats sont pour le moment au mieux des charges secondaires tolérées dans le lancement d’un satellite plus gros. Lorsqu’on veut lancer un CubeSat, il faut donc s’incruster sur le lancement d’un autre satellite en essayant de coller au mieux à l’orbite voulue. La possibilité de pouvoir choisir précisément son orbite devrait donc séduire de nombreux clients. Le troisième avantage que CubeCab veut proposer à ses clients, c’est un prix très inférieur à celui d’un lancement avec une fusée classique. L’entreprise prévoit de réaliser plusieurs centaines de lancements par an.
Image by NASA [Public domain], via Wikimedia Commons
Sources
