Premier des nombreux CubeSats déployés depuis la Station spatiale internationale par la société NanoRacks en février 2014. Le système de déploiement Nanoracks contenant un ou plusieurs CubeSats à l'intérieur est placé à travers le sas du module Kibo de JAXA. À partir de là, le bras robotique du module - le système de manipulateur à distance du module expérimental japonais - positionne le déployeur pour une orientation sûre loin de la station pour le déploiement. Crédit :Nanoracks
Ce mercredi 12 février, La dernière mission de l'ESA entrera dans le vide de l'espace, pas à bord d'une fusée mais en étant largué de la Station spatiale internationale. La première tâche du Qarman CubeSat de la taille d'une boîte à chaussures est simplement de tomber. Alors que les missions spatiales typiques résistent à la désintégration orbitale, Qarman descendra de mois en mois jusqu'à ce qu'il rentre dans l'atmosphère, à ce moment-là, il rassemblera une mine de données sur la physique enflammée de la rentrée.
Techniquement, le « QubeSat pour la recherche et les mesures aérothermodynamiques sur l'ablation » de l'ESA, Qarman, a atteint l'orbite le 5 décembre, voler comme cargo sur la capsule Dragon de SpaceX vers l'ISS. Le nanosatellite est un CubeSat composé de boîtiers standardisés de 10 cm :d'une longueur de seulement 30 cm, il s'embarque facilement, rangé dans le système de déploiement commercial Nanoracks CubeSat.
Mais mercredi vient le prochain pas de géant de l'ambitieuse mini-mission. L'astronaute Andrew 'Drew' Morgan prendra le déployeur Nanoracks et le placera dans le sas du module japonais Kibo. À partir de là, le bras robotique du module - le système de manipulateur à distance du module expérimental japonais - positionnera le déployeur pour une orientation sûre loin de la station, alors Qarman sera abattu dans l'espace.
"À partir de là, nous pensons qu'il faudra environ six mois pour rentrer dans l'atmosphère - pour savoir avec quelle précision nous pouvons prévoir la désintégration orbitale de Qarman fait partie de la raison pour laquelle nous effectuons la mission, pertinents pour l'étude des débris spatiaux, " explique le Pr Olivier Chazot, à la tête du Département Aéronautique/Aérospatial de l'Institut Von Karman en Belgique. Ce centre d'excellence pour la dynamique des fluides parrainé au niveau international a développé la mission Qarman en partenariat avec les spécialistes techniques de l'ESA de la Direction de la technologie, Ingénierie et Qualité chez ESTEC aux Pays-Bas.
Un CubeSat à trois unités devant être déployé depuis la Station spatiale internationale, Qarman a été conçu pour l'ESA par l'Institut Von Karman de Belgique. Son nom signifie QubeSat pour Aerothermodynamic Research and Measurements on Ablation, la mission utilisera la température interne, capteurs de pression et de luminosité pour recueillir des données précieuses sur les conditions extrêmes de rentrée alors que ses bords d'attaque sont enveloppés d'un plasma brûlant. Le front au nez émoussé de Qarman contient la plupart de ses capteurs, protégé par un bouclier thermique à base de liège. Le CubeSat devrait survivre à sa rentrée, mais pas sa chute ultérieure sur Terre - ce qui rend impératif que ses résultats reviennent dans l'intervalle, en utilisant le réseau satellitaire commercial Iridium. Crédit :Dr Gilles Bailet, Université de Glasgow
La forme suit la fonction :le profil distinctif en forme de volant de Qarman, avec son quatuor de panneaux solaires déployables couverts, est conçu pour augmenter la traînée atmosphérique sur le minuscule CubeSat, hâter sa chute sur Terre.
"Puis, une fois le processus de réintégration commencé, à environ 90 km d'altitude, ces panneaux maintiendront l'orientation du satellite stable, minimiser les chutes, " ajoute le Pr Chazot.
"Pour une stabilité maximale, nous devons avoir son centre de gravité vers l'avant et son centre de pression vers l'arrière, et le déploiement des panneaux déplace le centre de pression vers l'arrière.
"Cela aidera à concentrer l'échauffement sur le nez carré de Qarman, qui est fabriqué à partir de liège - pas celui que l'on trouve dans les bouteilles de champagne mais une variété aérospatiale soigneusement adaptée, fourni par la société portugaise Amorim et utilisé dans de nombreux systèmes de protection thermique d'engins spatiaux."
La prochaine mission CubeSat de l'ESA a subi la chaleur torride d'une rentrée atmosphérique simulée à l'intérieur de la plus grande soufflerie à plasma du monde. Équipé d'un pare-chaleur à base de liège, parois latérales en titane et panneaux déployables en carbure de silicium, le Qarman (QubeSat pour la recherche et les mesures aérothermodynamiques sur l'ablation) CubeSat a survécu à six minutes et demie de tests à l'intérieur de la soufflerie à plasma Scirocco en Italie. Un jet d'arc utilisant jusqu'à 70 mégawatts de puissance - assez pour éclairer une ville de 80 000 habitants - a converti l'air en plasma chaud à des températures de plusieurs milliers de degrés Celsius, qui a accéléré vers Qarman à sept fois la vitesse du son. Crédit :Agence spatiale européenne
Lorsque le liège chauffe, le matériau gonfle d'abord, puis les chars s'écaillent finalement, emportant avec lui la chaleur indésirable. C'est ce processus « d'ablation » que l'équipe Qarman souhaite étudier.
"L'ablation est une méthode de protection thermique éprouvée, utilisé par exemple par le véhicule expérimental intermédiaire de l'ESA, IXV, " précise le Pr Chazot. " Nous vérifierons notre compréhension classique du processus par rapport à la réalité observée à l'aide de thermocouples, capteurs de pression et aussi un spectromètre intégré sous le bouchon dans le nez de Qarman. En regardant avec une petite caméra, nous pourrons mesurer les spectres du rayonnement du flux dans la couche de choc ainsi que les espèces émises par le liège en feu."
La stabilité fournie par les panneaux latéraux et le centre de gravité avant de Qarman devrait également permettre au CubeSat de transmettre ses résultats aux satellites de télécommunications commerciaux Iridium, prévoyant de transmettre environ 20 minutes de données de rentrée en trois à cinq minutes.
