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Essais d’environnement pour MXT et ECLAIRs

Dernière ligne droite avant la livraison des télescopes STM de la charge utile française de SVOM

C’est la dernière étape pour nos modèles avant la livraison en Chine, les équipes du CNES viennent de procéder aux essais en environnement de 2 modèles des télescopes des instruments ECLAIRs et MXT. L’objectif de ces essais est de « qualifier » (démontrer) avec une marge suffisante, la capacité des télescopes à résister aux conditions du lancement puis à l’hostile environnement spatial tout au long de la mission.

Il ne s’agit pas ici, pour ces essais, de tester les équipements de vol mais des modèles simplifiés, représentatifs mécaniquement et thermiquement des futurs instruments. On parle de modèles STM pour Structural and Thermal Model ou Modèle Structural et Thermique. Ces modèles STM sont définis de façon à reproduire fidèlement les comportements mécaniques (mêmes interfaces, même masse, mêmes procédés de fabrication, mêmes matériaux) et thermiques (même dissipation de puissance, mêmes fuites thermiques) des instruments de vol. Par contre, ils ne sont équipés ni des détecteurs ni des sous-systèmes électroniques.

Les essais de chaque télescope se sont déroulés en 3 temps :

  • Des essais mécaniques en vibration : le télescope est installé sur un « pot vibrant », sorte de gros haut-parleur qui va secouer énergiquement l’instrument dans des directions diverses et à des fréquences d’oscillation différentes. Deux types de sollicitations sont appliquées, des sollicitations sinusoïdales et des sollicitations aléatoires. L’essais sinusoïdal sert surtout à quantifier le comportement et la résistance de l’instrument et à confirmer les résultats de simulations. Ici le mouvement appliqué à l’instrument prend la forme d’une oscillation dont la fréquence augmente avec le temps et dont l’amplitude est calculée de façon à reproduire les efforts auxquels l’instrument devra pouvoir résister. L’essais aléatoire se veut lui beaucoup plus représentatif de ce que verra l’instrument au moment du lancement.
  • Des essais mécaniques en chocs : l’instrument est installé sur une « table de chocs » équipée de dispositifs pyrotechniques. Ces dispositifs sont des sortes de canons miniatures. La mise à feu d’une petite charge explosive propulse une masse métallique qui vient cogner sur la table. La charge et la masse métallique sont dimensionnées de façon à obtenir un choc représentatif de ce que doit supporter l’instrument, par exemple lors de la séparation d’avec le lanceur ou lors de l’ouverture des panneaux solaires.
  • Des essais en vide thermique : le télescope est ici installé dans une cuve à l’intérieur de laquelle est réalisé le vide. Divers dispositifs, des écrans refroidis à l’azote liquides et des réchauffeurs électriques, permettent alors de soumettre l’instrument aux températures les plus extrêmes, chaudes ou froides, auxquelles il sera confronté en orbite.

Les niveaux de stress appliqués aux instruments lors de ces essais sont volontairement plus importants que ceux qui seront vus en vol. Cela permet de couvrir tout à la fois les incertitudes sur la connaissance de l’environnement mécanique et thermique vu tout au long de la mission et les écarts de fabrication entre les modèles STM et les modèles de vol.

Les essais en environnement des télescopes STM des instruments ECLAIRs et MXT se sont déroulés chez Airbus Defence & Space, qui dispose sur un même plateau technique de l’ensemble des moyens nécessaires. Une équipe CNES composée de 30 personnes s’est mobilisée cet été en jonglant avec la disponibilité des moyens de test afin d’être prêt pour le rendez-vous fixé avec nos partenaires chinois. Les efforts de chacun ont permis d’atteindre tous les objectifs fixés et de livrer les équipements dans les temps.

Modèle Structural et Thermique du télescope ECLAIRs

Modèle Structural et Thermique du télescope MXT

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Publié le
Auteur : Ph. Guillemot (CNES)