24 Août 2023

[Quézako?] Un système de localisation infaillible à bord des fusées !

La surveillance de la trajectoire des fusées est une mission de sauvegarde obligatoire. À bord, le nouveau système de géolocalisation Kassav embarque 2 instruments : un récepteur GNSS et une centrale inertielle pour fournir un suivi précis et infaillible du lanceur.

Le système Kassav est systématiquement embarqué à bord des fusées pour suivre leur trajectoire et assurer la sécurité des personnes et des biens. Crédits : 2020 ESA-CNES-ARIANESPACE/Optique Vidéo du CSG – P. Baudon.

Un système dédié à la mission de sauvegarde

Cet appareil énigmatique ne vous inspire probablement rien de connu. Il renferme pourtant un instrument commun, dont presque tout le monde dispose : un GPS. Appelé Kassav (pour Kit Autonome comme Solution de Sauvegarde en Vol), ce système de localisation autonome est embarqué à bord d’Ariane 5. Il renferme une batterie, des émetteurs radars, des antennes, et surtout une centrale inertielle hybridée avec le GNSS (Global Navigation Satellite System). Nous avons mis en œuvre ce système – dont l’intégration a été déléguée à ArianeGroup – dès le vol VA253 d’Ariane 5 en juillet 2020. Depuis, il équipe la fusée à chaque décollage

Son rôle ? Localiser le lanceur durant la mission de sauvegarde et d’intervention (MSI). « Cette phase correspond aux 9 premières min du vol, avant que l’étage inférieur ne se sépare de la fusée », détaille Cleberson Miranda, responsable systèmes mesures au CNES. La MSI a pour but de protéger les populations, les biens et l’environnement à chaque tir de fusée. La trajectoire du lanceur est surveillée en permanence : en cas de déviation, le lanceur est neutralisé sur ordre de l’équipe dédiée à la surveillance au sol. Connaitre précisément la trajectoire du lanceur en temps réel est donc crucial.

Il est obligatoire de disposer d’au moins 2 moyens de localisation [...]

Kassav n’est pas le seul système permettant de suivre la trajectoire du lanceur. Au Centre spatial guyanais (CSG), les radars sol sont les principaux moyens de localisation utilisés. « Il est obligatoire de disposer d’au moins 2 moyens de localisation totalement indépendants pour garantir la disponibilité et la fiabilité du suivi », précise Cleberson Miranda.

Le système devient alors indispensable : il est le seul instrument sous la responsabilité du CNES embarqué à bord de la fusée. « Bien sûr, d’autres outils de localisation sont embarqués pour piloter le lanceur, mais ils ne sont pas pris en compte pour la MSI, rapporte Cleberson Miranda. La centrale inertielle de secours était auparavant utilisée par l’équipe de sauvegarde, mais une anomalie lors du vol VA241 d’Ariane 5 en 2018 nous a poussé à développer un autre instrument. » Un projet de R&D était déjà initié pour étudier la technologie sur laquelle repose Kassav. Cet incident nous a poussé à accélérer le projet, développer, qualifier et mettre en production les 1ers Kassav avec nos partenaires Safran Data Systems et Exail (ex Ixblue).

Lors du 109ème lancement d’Ariane 5, le 15 août 2020, le système Kassav était embarqué pour la première fois à bord. Aujourd’hui, il équipe systématiquement la fusée. Crédits : CNES/ESA/Arianespace/Optique Vidéo CSG/S Martin, 2020.

Cleberson Miranda, responsable systèmes mesures au CNES. Crédits : 2023 ESA-CNES-ARIANESPACE / Optique vidéo du CSG – J. ODANG.

Le GNSS embarqué dans Kassav détermine sa position en temps réel grâce notamment aux satellites du système de navigation européen Galileo. Crédits : ESA/ill./CARRIL Pierre, 2005.

2 capteurs pour Une mesure ininterrompue

Pour fournir sa position, Kassav embarque 2 instruments différents. Le GNSS – un système de localisation utilisant les satellites américains GPS et le système européen Galileo – a la meilleure précision.

La géolocalisation par GNSS subit parfois des coupures en raison de chocs ou d’une perte de visibilité des satellites.

Cleberson Miranda, responsable systèmes mesures au CNES.

Lors des coupures GNSS, la centrale inertielle prend alors le relai tout en respectant la précision requise durant 15 secondes de coupure GNSS. Grâce à Kassav, la trajectoire du lanceur est mesurée en continu à une précision de 20m sur la position. L’ensemble des informations recueillies sont transmises en temps réel aux équipes au sol. 

Forts de ces 3 années de tirs brillamment traqués par Kassav, nous travaillons désormais sur son successeur Kassav pour microlanceurs (KSM). Alors que Kassav fait la même taille qu’une boite à chaussures, pour un poids de 18 kg, les mensurations de KSM s’apprêtent à descendre à 13 kg. Indispensable pour les micro-lanceurs, où chaque gramme compte ! « KSM sera une version optimisée de Kassav : nous allons réduire la taille des batteries, utiliser des capteurs récents plus petits, confie Cleberson Miranda. Il intégrera également 2 récepteurs télécommande et 2 répondeurs radars qui sont aujourd’hui des équipements distincts intégrés dans les lanceurs : cela permettra de gagner de la place et du poids dans les microlanceurs. » Discret sous sa coque argentée, Kassav se révèle être un véritable bijou technologique.

Au sol, les équipes sauvegarde vol (ici lors d’un entrainement) ont besoin de connaitre la trajectoire du lanceur en temps réel pour neutraliser la fusée en cas de défaillance. Crédits : CNES/ESA/Arianespace/Optique Vidéo CSG/P Baudon, 2020.

Au sol, des radars (comme ici Amazonie 1) suivent eux aussi le lanceur lors du tir pour assurer la redondance de l'information. Crédits : 2021 ESA-CNES-ARIANESPACE/Optique vidéo du CSG - S Martin.

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