Description

Un article de Projet Exploradur.

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Sommaire

La sonde ExploraDur I

Historique

En 2012, une nouvelle lune de Saturne a été découvert. Elle a été nommée Plasci 2012. Cette lune possède, semble-t-il, des caractéristiques semblable à la terre et pourrait habiter des formes primitives de vie.

Toute la communauté scientifique est en émoi et un programme d'exploration spatiale d'une grande ampleur se met en place. Ce programme débute en premier par l'envoie de la sonde ExploraDur I.

La mission de cette sonde cherche à atteindre 2 buts. Un premier est à objectif scientifique, le second est à objectif technique. Pour chacun des buts, plusieurs expériences sont proposées. Une expérience dîtes principale est celle qui doit être atteinte pour déclarer la mission comme étant un succès.


But N°1

1- Confirmer les conditions environnementales de la planète pour déterminer si il serait possible d'installer une mission à plus grande échelle. Ces missions d'explorations pourraient comporter des rovers d'explorations, des laboratoires d'analyses chimiques voir des missions humaines!


Expérience Principale :

Connaissance de l'environnement physique élémentaire Mesure de pression : Est on en surpression ou en dépression sur cette planète? Mesure de température : Faut il prévoir des régulations thermiques pour l'électronique? Dureté du sol : Peut on rouler sur cette planète? Peut on installer un laboratoire lourd?


Expérience Secondaire :

Vérifier ces variations dans les périodes de jours et de nuit : Pour une mission de plusieurs jours, il est nécessaire de connaitre les variations de températures que pourrait connaitre l'électronique. Mesurer les activités sismiques : La détection de mouvement significatif renforcera ou non l'idée d'installer un laboratoire fixe. Identifier l'environnement par des prises de vues. Dans le cas de l'utilisation d'un rover, on pourra ainsi connaitre l'environnement dans lequel évoluera le robot. Enfin quelques photos complèteront la première analyse sur la nature de l'environnement.


But N°2

2- Valider des technologies pour des missions plus complexes.


Expérience Principale :

Descente sous parachute Largage parachute Émission des données depuis le sol. La validation de cette séquence permettra d'envisager l'envoie de robots beaucoup plus complexe. Il est nécessaire de maitriser l'atterrissage avant d'aller plus loin dans d'autres missions.


Expérience Secondaire :

Déploiement des panneaux solaires Validation d'une liaison bidirectionnelle. Télécommande/télémesure. Validation d'une prise de vue photo

Cette expérience permettra de valider des notions de télécommande/Télémesure ainsi que dans la transmission de gros paquets de données, indispensables pour de l'exploitation de laboratoire. Enfin, les panneaux solaires valideront :

  • Le déploiement et la remise à l'horizontale de la sonde
  • L'autonomie énergétique de l'engin.

Séquence de la mission

T0 Largage T0+3s Déploiement parachute. Mise en route de l'altimètre US. Démarrage Emission de la télémesure des expériences principales T0+95s Détection par l'altimètre T0+96s à h=1m, largage parachute T0+98s Impact au sol

T0+130s fin de l'expérience principale T0+135s Démarrage Ouverture des portes principales et rétablissement de la verticale T0+160s Fin ouverture des portes principales

T0+180s Déploiement du mat antenne réception + Caméra

T0+200s Démarrage Récepteur TC/ En attente télécommande T0+1000s Fin TM KIWI


Données transmises par la TM KIWI à 4800 bauds

Pression Température Chocs à l'impact Acc X Acc Y Acc Z Radar US Séquenceur Status

 Parachute déployé 
 Parachute Largué 
 Déploiement porte droite 
 Déploiement porte gauche 
 Déploiement mat principale 
 Récepteur ON 
 Fin de mission 

Mesure cellules solaires droites Mesure cellules solaires gauches

En fonction des télécommandes, des trames particulières pourraient être émises. Notamment pour la transmission d'image. Néanmoins, cette trame est la trame « standard » qui sera émise sans demande particulière.


Synoptique pour la mission scientifique

Image:Descript_5.png

Descriptif de chaque boîte :


Capteur de température :

Ce capteur doit permettre une mesure par seconde pour permettre une analyse lors de la descente. Compte tenu des informations déjà disponible sur cette planète, une dynamique de -20°C à +50°C sera très largement suffisante.


Capteur de Pression:

Ce capteur doit permettre une mesure par seconde pour permettre une analyse lors de la descente. La dynamique de mesure sera entre 0 et 1 Bar


Capteur d'accélération 50g:

Ce capteur va permettre l'analyse de la dureté du sol lors de l'impact. L'analyse de la forme d'onde du choc permettra aussi d'apporter des informations sur le sol. À ce titre, l'analyse nécessitera une acquisition haute fréquence (1kHz). Cependant, seul quelques instants d'enregistrement seront nécessaires. Toutes ces données doivent cependant être confirmées. En synthèse : Dynamique d'accélération : +/- 50g Fréquence d'acquisition : 1kHz Durée d'enregisrement : 1s Résolution recherchée : 50ms


Prise de vue :

Le but de l'expérience étant d'avoir une analyse grossière de l'environnement, une forte résolution n'est pas nécessaire. On partira sur une résolution comprise entre 320*200 et 640*480. La couleur n'est pas nécessaire. Un niveau de gris est suffisant. La fréquence d'acquisition n'est pas spécifiée. 1 photo toutes les 30 min semble être réaliste. L'ouverture de l'objectif reste à préciser.


Réception HF :

Ce module permet de recevoir des ordres sur la même fréquence que celui du kiwi. Il est composé d'un récepteur radio 138MHz FM et d'un démodulateur FSK 1200 bauds. Cela nécessite une bande passante radio de seulement 15kHz


Ordinateur de bord :

Cet élément gère toute la partie expérience. Il est à base d'un micro-contrôleur simple type PIC. Ce module comporte aussi le modulateur FSK nécessaire à la transmission vers l'émetteur


Émetteur HF :

Il s'agit d'un Kiwi mode modulation externe.

Synoptique pour la mission technique

Image:Descript_7.png

Descriptif de chaque boîte :


Détecteur de largage CANSAT :

Ce détecteur fournit au séquenceur l'information de largage par l'engin lanceur


Détecteur de proximité sol (US) :

Ce détecteur fournit une information lorsque le cansat est à quelques mètre du sol. Cette information doit permettre le largage du parachute.


Détecteur de largage parachute :

Ce détecteur fournit une information quand à la présence ou non du parachute


Détecteur de l'impact :

Ce détecteur, à base d'accélérocontact ou d'accéléromètre, fournit une information sur l'impact au sol.


Détecteur Mat déployé :

Ce détecteur fournit une information sur la position du mat.


Détecteur Portes déployées :

Ce détecteur indique si les portes latérales sont en positions fermées ou non.


Capteurs d'accélération 2g :

Ce détecteur 3 axes permet de connaitre dans quel sens est orienté le cansat et ainsi savoir quelle porte latérale ouvrir.


Largage parachute :

Cet actionneur largue le système parachute. La solution envisagée serait un électroaimant + aimant permanent.


Déploiement du mat :

Ce servo moteur permet de placer le mat en position verticale.


Ouverture des portes latérales :

Deux servos moteurs ouvrent les deux portes latérales. Une seule à la fois. La séquence d'ouverture doit permettre à la sonde de se retourner si nécessaire.


Déploiement de l'antenne de télémesure :

L'antenne de télémesure étant pliée pour loger dans le lanceur, celle ci se déploie à la verticale de la sonde dés l'ouverture du parachute par un système mécanique. L'antenne doit être suffisamment solide pour accuser la chute indirect sur l'antenne. Elle sera placée du même côté que le mat pour permettre une stabilisation avantageuse de la sonde lors de sa chute.


Autorisation ON KIWI :

C'est le séquenceur qui autorise l'émission du KIWI. Ainsi si l'expérience secondaire ne fonctionne pas, la fréquence sera libérée pour les autres sondes


Autorisation ON récepteur :

Pour éviter toute mauvaise information, le récepteur radio ne sera mis ON qu'à la fin de l'expérience principale


Le séquenceur :

Cette partie gère toute la séquence de largage et de déploiement de la sonde. Le fonctionnement de ce dernier doit être fiable. Il pourra être à la base d'électronique analogique, digitale ou de micro-contrôleur.

Image:Archi_6.png

Image:Archi_7.png


Organisation de l'équipe

L'équipe se compose des membres suivants :

Un responsable scientifique :

Cette personne coordonne l'ensemble des acteurs pour arriver au succès scientifique de la mission. Il intervient dans la spécification et la validation des sous ensembles du module mais aussi des logiciels sols pour l'exploitation des données. Son but c'est la science!


Un responsable de mission :

Cet acteur, en interface directe avec le responsable scientifique, spécifie les architectures embarquées et sol pour assurer le déroulement global de la mission (récupération, expérience, exploitation)


Un responsable électronique :

Cette personne conçoit, réalise et valide les différentes électroniques de la sonde. Il pourra de plus être solliciter pour la réalisation de moyens sols.


Un responsable logiciel embarqué :

Cette personne conçoit, réalise et valide le logiciel embarqué.


Un responsable mécanique/Intégration :

Cet acteur est en charge de la réalisation mécanique et de l'intégration des électroniques.


Un responsable moyen sol :

Cette personne conçoit et réalise les moyens sols. Il développera principalement du logiciel. Il utilisera les moyens de réceptions de Planète Sciences et du CNES mais pourra être amené à réaliser quelques électroniques.


Un responsable de projet :

Il coordonne l'ensemble, gère le budget et les pizzas


Documents nécessaire au plus tôt

Un dossier d'architecture détaillée :

Ce dossier doit reprendre le synoptique complet de la sonde, et spécifier les interfaces logicielles, mécaniques et électroniques entre chaque module. Ce document est de la responsabilité du responsable de mission.


Le dossier d'expérience :

Ce document doit reprendre l'ensemble des chaines de mesures (du capteur à la station sol). Il doit détailler les résolutions, fréquences, mode de transmission, mode de traitement des mesures à réaliser. Ce document est de la responsabilité du responsable scientifique.


Un dossier de conception détaillée électronique :

À partir des deux dossiers ci dessus, ce dossier va reprendre dans le détail tous les éléments électroniques de la sonde. Il s'assurera de la compatibilité avec le dossier d'intégration et le dossier logiciel. Ce document est de la responsabilité du responsable électronique.


Un dossier de conception détaillée logiciel :

Ce dossier spécifiera l'organisation logicielle du ou des logiciels embarqués. Ce document est de la responsabilité du responsable logiciel.


Un dossier de conception détaillée d'intégration :

Ce dossier spécifiera l'ensemble de la mécanique. Il s'assurera de la compatibilité avec le dossier de conception détaillée de l'électronique. Ce document est de la responsabilité du responsable mécanique / intégration


Un dossier de conception des moyens sols :

En accord avec le responsable scientifique et le dossier de conception détaillé logiciel, ce document présentera l'architecture globale du moyen sol ainsi que la spécification globale du logiciel sol.