12 Juillet 2022

[Quézako?] Ce boitier géolocalise les microsatellites

Les microsatellites sont utilisés pour des observations et expériences scientifiques : connaitre leur position précise est indispensable. À bord d’un microsatellite, ce récepteur GNSS miniaturisé calcule sa position à quelques mètres près grâce notamment à la constellation Galileo.

Embarqué à bord d'un microsatellite, ce récepteur GNSS calcule la position précise du microsatellite. Crédits : CNES/GRIMAULT Emmanuel, 2022.

Un récepteur gnss ... pour microsatellite !

Lignes épurées, boitier noir mat et connecteurs en or … Vous vous demandez ce qu’abrite cet élégant dispositif ? Vous avez sous les yeux un GPS pour satellite ! Plus précisément, ce boitier baptisé G-Sphere-S est un récepteur GNSS. Relié à une (ou plusieurs) antennes GNSS grâce au connecteur de droite, il permet de déterminer une position à quelques mètres près. Au centre, un harnais permettant de transférer les positions calculées peut être connecté : il permet de communiquer avec l’ordinateur central, et ainsi avec l’utilisateur. 

Le récepteur G-Sphere-S a été développé par la société française Syrlinks avec un but bien précis : déterminer la position des microsatellites. Ces derniers pèsent entre 50 et 150 kg et sont déployés en orbite basse, dite LEO, entre 400 et 2000 km d’altitude. Les microsatellites sont principalement utilisés pour des missions d’observation de la Terre, de mesures scientifiques ou encore des applications militaires. L’intérêt d’y embarquer un récepteur GNSS ? « Il permet – en complément d’autres outils – de déterminer la position et le temps bord précis du microsatellite, explique Thomas Junique, expert instrument et CU radiodétermination au CNES. Ce sont des données importantes pour les missions scientifiques ou les applications militaires. »

Le microsatellite Microscope, qui a terminé sa mission, embarquait un récepteur GNSS G-Sphere-S à son bord. Crédits : CNES / Virtual-IT 2018.

À bord de notre microsatellite Microscope, le récepteur G-Sphere-S a vécu son baptême de l’air. ”Depuis 2012, nous avons travaillé en collaboration avec Syrlinks pour le développement de ce récepteur, raconte Thomas Junique. De la conception aux tests en laboratoire, nous avons contribué financièrement et techniquement à G-Sphere-S.” Entre 2016 et 2018, Microscope a testé le principe de l’universalité de la chute libre dans l’espace en mesurant l’accélération de deux masses embarquées à bord. Lors de cette expérience, il était indispensable de mesurer précisément la position du microsatellite pour corriger les forces gravitationnelles exercées par la Terre. 

Le récepteur a parfaitement rempli sa mission tout au long de la durée de vie de Microscope !

Thomas Junique, expert instrument et CU radiodétermination au CNES.

En particulier, les mesures de positionnement ont fait preuve d’une très bonne disponibilité. G-Sphere-S est en effet capable de poursuivre les signaux émis par les satellites GPS et Galileo. Un véritable atout : un nombre de satellites élevé permet au récepteur de recevoir en permanence les signaux de plusieurs d’entre eux … et donc de mesurer précisément sa position sans interruption.

Thomas Junique, expert instrument et CU radiodétermination au CNES. Crédits : CNES/MALIGNE Frédéric, 2022.

Coût, poids et consommation réduits

Les équipes de Syrlinks et du CNES ont suivi un leitmotiv pour concevoir le récepteur : réduire au maximum le triptyque coût, poids et consommation, indispensable pour l’embarquer à bord d’un microsatellite. De la taille d’un gros livre (18 x 14 x 4 cm), le récepteur ne pèse que 900 grammes. Sa consommation électrique est inférieure à 5 W, et il est conçu pour rester en service pendant au moins 5 années ... tout en résistant bien sûr aux conditions difficiles de l’environnement spatial  !

Répondant à nos besoins, le récepteur G-Sphere-S s’apprête désormais à s’envoler à bord de notre prochaine mission Microcarb. Ce microsatellite doit mesurer à l’échelle planétaire les sources et puits du CO2, le principal gaz à effet de serre émis par les activités humaines. Le lancement de Microcarb est prévu fin 2023, et le récepteur GNSS est actuellement testé au sein de la plateforme par les équipes de Thales Group en Angleterre.

Le récepteur mesure la taille d'un gros livre, un atout pour l'embarquer à bord d'un microsatellite. Crédits : CNES/GRIMAULT Emmanuel, 2022.