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Des lasers, des étoiles et des capteurs pour guider Orion

5 Juin 2022 , Rédigé par De Martino Alain

Le système terrestre GPS ne pouvant être reçu sur notre satellite naturel, Orion et les futurs astronautes s'appuieront donc sur un système différent pour voyager vers la Lune et y revenir.

Orion dispose d'un système avancé de guidage, de navigation et de contrôle appelé GN&C pour Guidance, Navigation, and Control, permettant de toujours savoir où il se trouve, dans quelle direction il est pointé et où il va. Ce dispositif contrôle même le système de propulsion pour maintenir le vaisseau sur la bonne trajectoire.

Le GN&C utilise tout un ensemble de capteurs différents pour calculer la position d'Orion dans l'espace. Le logiciel des ordinateurs de bord reçoit les informations de ces capteurs, puis transmet au vaisseau spatial les commandes nécessaires pour naviguer. Comme la plupart des systèmes sur Orion, il y a redondance de chaque capteur afin d’augmenter la fiabilité.

Inspection d'un star trackers chez Jena-Optronik

Un des ensembles de capteurs, composé de caméras sensibles qui prennent des photos du champ d'étoiles autour d'Orion, est connu sous le nom de «star trackers». En comparant les images à la carte d'étoiles intégrée, le traqueur peut déterminer dans quelle direction se dirige Orion. Il existe deux «star trackers» à bord du vaisseau (redondance), construits par Jena-Optronik GmbH à Iéna en Allemagne.

Autre caméra de navigation, l’«Optical Navigation» (OpNav) prend des images de la Lune et de la Terre et, en examinant la taille et la position de ces corps célestes, détermine l'angle d'Orion et sa distance par rapport à eux pour maintenir le vaisseau sur la bonne trajectoire. La caméra peut également aider Orion à rentrer de manière autonome en cas de perte de communication avec la Terre.

Le véhicule doit aussi savoir en permanence où se trouve le Soleil, afin d’orienter correctement  ses panneaux solaires et savoir de quel côté du vaisseau spatial le Soleil chauffe. Pour cela, Orion utilise des capteurs solaires situés sur le module de service ESM fourni par l'ESA. Ces capteurs vérifient l’attitude et l'orientation du vaisseau spatial par rapport à sa direction de déplacement, et s'assurent qu'il oriente convenablement ses panneaux solaires pour produire l'électricité.

Enfin, lors des futures missions, lorsqu’Orion devra s'amarrer à un autre vaisseau spatial, deux capteurs Lidar situés à l'intérieur du tunnel du mécanisme d'amarrage mesureront la distance de la cible et aideront le système de contrôle à rapprocher les deux vaisseaux spatiaux.

Capteur Lidar chez Jena-Optronik

Ce système Lidar, abréviation de LIght Detection And Ranging, également construits par Jena Optronik et qui volera à partir d’Artemis 3, est une méthode pour déterminer une distance en ciblant une impulsion laser sur un objet et en mesurant le temps nécessaire à la lumière réfléchie pour revenir au récepteur. Le système GN&C à bord d'Orion utilise le lidar pour mesurer l'alignement des mécanismes d'amarrage sur chaque vaisseau spatial. S'ils sont mal alignés, il prend des mesures correctives en déclenchant les propulseurs appropriés.

Les différents capteurs d'Orion sont des éléments clés pour déterminer où se trouve le vaisseau spatial, l'amener là où il doit aller et aider à assurer le succès des missions de plus en plus complexes au cours de la prochaine décennie qui permettront des missions d'exploration humaine vers la Lune et Mars.

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