Un ingénieur installe SensorSat, développé au MIT Lincoln Laboratory, dans la chambre à vide thermique utilisée pour tester la tolérance du satellite aux conditions de l'espace. Crédit :Glen Cooper
Dans l'obscurité de 2 heures du matin le 26 août, le ciel de Cap Canaveral, Floride, éclairé par le panache brillant d'une fusée Minotaure décollant de sa rampe de lancement. A bord de la fusée, un satellite développé par le MIT Lincoln Laboratory pour le bureau de l'espace opérationnel (ORS) de l'US Air Force attendait son déploiement en orbite terrestre basse.
Le vaisseau spatial ORS-5 SensorSat est sur une mission de 3 ans pour balayer en continu la ceinture géosynchrone, qui à environ 36, 000 kilomètres au-dessus de la Terre abritent un grand nombre de satellites indispensables à l'économie et à la sécurité nationales. Les données collectées par SensorSat aideront les États-Unis à garder un œil protecteur sur les mouvements des satellites et des débris spatiaux dans la ceinture.
"Il n'y avait rien de tel que de voir l'énorme Minotaure IV faire exploser notre création en orbite, puis obtenir ces messages de télémétrie familiers pour indiquer qu'il est vraiment là-haut et qu'il fonctionne exactement comme dans les tests de vide thermique, " dit Andrew Stimac, le directeur du programme SensorSat et le chef adjoint du groupe Systèmes et concepts intégrés du Laboratoire Lincoln.
Pendant les mois où SensorSat a été en orbite, il a subi un processus de paiement complet, ouvert le capot de son système optique, et collecté les premières images d'objets dans la ceinture géosynchrone. La qualité des images initiales a démontré que SensorSat utilise un système optique hautement performant capable de mener à bien sa mission requise.
Les ingénieurs inspectent SensorSat avant les tests sous vide thermique. Crédit :Glen Cooper
Le SensorSat de 226 livres est petit par rapport aux satellites américains actuels qui surveillent l'activité dans la ceinture géosynchrone. La taille de SensorSat et la conception de son système optique, qui utilise une ouverture plus petite, en faire un moins cher, option plus rapide pour les missions de surveillance spatiale que les grands systèmes conçus pour des missions de 10 ans ou plus.
"SensorSat est essentiellement une conception simple, mais c'est un instrument très sensible qui est un dixième de la taille et un dixième du coût des grands satellites d'aujourd'hui, " dit Grant Stokes, chef de la division des systèmes et technologies spatiaux du Lincoln Laboratory, qui a collaboré avec la Division de l'ingénierie pour développer et construire le satellite.
Les grands satellites de surveillance traditionnels sont conçus pour collecter des données sur des objets connus pour être dans la ceinture géosynchrone. Les systèmes optiques de ces satellites sont montés sur des cardans afin qu'ils puissent se concentrer sur les objets ciblés. SensorSat fonctionne sur un concept différent :son système optique fixe surveille chaque partie de la ceinture qui se trouve dans son champ de vision actuel lorsque le satellite orbite autour de la Terre.
SensorSat effectue environ 14 tours de la Terre chaque jour, fournissant des vues à jour de l'activité dans la ceinture géosynchrone. Stokes a comparé le processus de surveillance de SensorSat à celui des radars d'aéroport qui tournent en permanence pour visualiser un espace aérien local. Étant donné que SensorSat ne vise pas des objets connus spécifiques, un avantage secondaire de son concept d'opérations est qu'il peut voir de nouveaux objets qui constituent des menaces pour les satellites à l'intérieur de la ceinture.
Les chercheurs intègrent SensorSat au cinquième étage de la fusée Minotaur IV. Crédit :Glen Cooper
L'adoption de systèmes de type SensorSat qui peuvent être construits de manière rentable dans des délais courts pourrait également permettre aux États-Unis de déployer plus fréquemment de nouveaux satellites pour suivre le rythme de l'évolution de la technologie.
Le développement et les tests de SensorSat ont été réalisés en seulement trois ans, une période d'environ un tiers de celle nécessaire pour développer et mettre en service de grands satellites de surveillance. L'effort d'ingénierie de SensorSat a impliqué la conception, fabrication, et test de la structure du satellite et du mécanisme de couverture, optomécanique de lentille, déflecteur de télescope, emballage de dispositif à couplage de charge, câblage électrique, et le contrôle thermique.
L'Assemblée, l'intégration, et les tests ont été effectués dans les installations de salle blanche du laboratoire Lincoln et dans son laboratoire d'essais techniques. Selon Mark Bury, chef adjoint du Groupe Ingénierie Structures et Fluides Thermiques du Laboratoire, le choc, vibration, système de contrôle d'attitude, et les tests sous vide thermique effectués ont été essentiels pour valider SensorSat par rapport aux conditions de lancement et spatiales attendues qu'il devrait supporter.
"Peut-être que les événements les plus importants se sont produits lors des tests sous vide thermique, " Bury dit. " Le satellite est exposé à des conditions similaires à celles sur orbite, et nous avons utilisé ce test pour valider notre conception thermique. Plus important encore, le test sous vide thermique nous a permis d'obtenir un temps d'exécution important sur l'avionique et les composants au sein de l'engin spatial, émulant la cadence de communication et les flux de données que nous verrions éventuellement en orbite."
Le Minotaure IV décolle, transportant le SensorSat ORS-5 du laboratoire MIT Lincoln en orbite équatoriale. Crédit :Orbital ATK
Le 7 juillet moins de deux mois avant le lancement, SensorSat a été expédié en Floride pour être installé sur le Minotaur IV d'Orbital ATK à l'intérieur d'une grande salle blanche à Astrotech Space Operations, situé juste à l'extérieur du Kennedy Space Center. Une équipe du Lincoln Laboratory a effectué les étapes d'assemblage final et préparé le satellite avec les téléchargements de logiciels nécessaires initialement en orbite.
Des opérations conjointes ont ensuite été menées avec Orbital ATK pour terminer l'intégration mécanique et électrique avant l'encapsulation avec le carénage de la fusée. L'ensemble intégré a ensuite été transporté d'Astrotech à la rampe de lancement 46 de la base aérienne de Cape Canaveral à la mi-août.
CapteurSat, qui réside directement au-dessus de l'équateur, orbites à une inclinaison de zéro degré, une orientation qui, selon Stokes, a nécessité un déploiement très précis du satellite. Le Minotaure IV, modifié à partir d'une conception de fusée de l'Air Force vieille de 25 ans et maintenant exploité par Orbital ATK, était à la hauteur du défi, en utilisant deux nouveaux moteurs de fusée pour fournir la portance supplémentaire nécessaire pour atteindre l'orbite équatoriale.
SensorSat est maintenant en orbite autour de la Terre et collecte des données pour remplir sa mission de surveillance spatiale.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.
