L'orbite terrestre basse ressemble de plus en plus à une casse surpeuplée. Satellites désaffectés, des étages de fusée brûlés et des milliers de débris produits par les collisions – toutes ces choses constituent une menace pour les infrastructures dans l'espace. Les chercheurs de Fraunhofer ont développé un nouveau système radar et d'autres technologies pour offrir aux engins spatiaux une meilleure protection contre les débris spatiaux. Et ce n'est pas tout :grâce à un petit satellite agile, les scientifiques rendent désormais également l'accès à l'espace plus rapide et plus rentable.

Les débris d'épaves qui sifflent présentent un grave danger pour tout ce qui se déplace dans l'espace. Pour éviter ces débris, il est important de savoir où il se trouve.

« Grâce au nouveau radar de surveillance GESTRA, il est possible de détecter des objets et débris en orbite terrestre basse jusqu'à 3000 kilomètres, " dit Helmut Wilden, Chef d'équipe pour la technologie des capteurs RF multifonctionnels à l'Institut Fraunhofer de physique des hautes fréquences et de techniques radar FHR à Wachtberg près de Bonn. Alors que GESTRA est capable de numériser de vastes zones de l'espace 24 heures sur 24, le système radar TIRA observe de plus près les objets individuels. « GESTRA surveille les étendues de l'espace pour déterminer s'il y a – et même combien – d'objets. TIRA peut alors produire une image des objets individuels, permettant de les analyser plus en détail, " explique Jens Fiege, Responsable de la communication interne et externe chez Fraunhofer FHR. De plus, avec ses antennes sensibles, TIRA peut détecter des objets de quelques centimètres et plus, lui permettant de mesurer leurs trajectoires avec une grande précision.

Analyses de vulnérabilité et conception intelligente

Lorsque les collisions avec des débris sont inévitables, des matériaux robustes et des conceptions intelligentes aident à protéger les satellites contre de graves dommages. Le nouveau logiciel PIRAT du Fraunhofer Institute for High-Speed ​​Dynamics, Ernst-Mach-Institut, EMI, à Fribourg calcule si la conception du satellite ou des composants individuels résisteraient à une collision. À cette fin, PIRAT prend en compte la trajectoire de vol de la mission prévue et les impacts de particules à prévoir dans cette région. Combiné à la simulation expérimentale de collisions, les chercheurs de Fraunhofer EMI créent des analyses de vulnérabilité factuelles et des concepts de protection. "PIRAT permet de déterminer la probabilité de défaillance de composants individuels - même à l'intérieur du satellite - si un morceau de débris spatiaux perce la paroi externe lors de la collision et se répand comme un nuage de fragments, " explique le Dr Martin Schimmerohn de Fraunhofer EMI. " Grâce au placement intelligent des composants et à l'ajout de fines couches de protection, vous pouvez trouver une conception sûre avec un impact minimum sur l'ensemble du système."

Petit satellite avec composant imprimé en 3D

Grâce aux technologies innovantes Fraunhofer, il sera non seulement plus sûr de voyager dans l'espace à l'avenir, mais aussi plus rapide et plus rentable. Sous la forme d'ERNST, les scientifiques de Fraunhofer EMI ont développé un petit satellite léger, fiable et multifonctionnel, ce qui permettra de réduire les coûts de développement et le temps de mise en orbite. "Généralement, plusieurs petits satellites se superposent à de grands lanceurs, ce qui permet même à de petits groupes de chercheurs aux ressources financières limitées d'effectuer des tests dans l'espace. Dans la recherche, c'est un pas en avant important pour nous, " dit Thomas Loosen, Chef du bureau administratif de la Fraunhofer Space Alliance. Bien que les petits satellites ne puissent transporter aucune charge utile lourde, ils peuvent être interconnectés pour former de plus grandes constellations, leur permettant de fournir des services tels que la couverture mondiale d'observation de la Terre de haute qualité.

Lors de sa mise en orbite en 2021, L'ERNST sera équipé d'une caméra infrarouge pour l'observation de la Terre. De façon intéressante, la caméra est montée sur un support spécial appelé banc optique, qui a été fabriqué à l'aide de la technologie d'impression 3D métallique. Les méthodes d'impression 3D offrent de nouvelles, liberté de conception presque illimitée ainsi que des temps de production plus courts. Avant maintenant, ils ont été utilisés de manière très limitée dans le secteur spatial en raison des normes de sécurité et de qualité strictes. Avec le nanosatellite ERNST, les chercheurs de Fraunhofer EMI disposent désormais d'une plate-forme de test pour démontrer cette technologie prometteuse du futur.