Un réseau européen de formation fait progresser la technologie des applications satellitaires
Les composants et systèmes de radiofréquence pour les charges utiles des satellites sont essentiels pour atteindre les objectifs de la mission et soutenir les équipements au sol et les systèmes de télécommunication. Par conséquent, de nouvelles technologies et techniques sont nécessaires pour répondre aux applications satellitaires émergentes et aux défis technologiques.
Cultiver les talents dans les technologies spatiales
Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet TESLA a été à l’avant-garde de cette entreprise, en abordant des questions technologiques clés pour les futures applications satellitaires. «Nous avons réuni des groupes de recherche universitaires de premier plan et des organisations industrielles de toute l’Europe qui possèdent une expérience complémentaire dans les domaines de la technologie des radiofréquences, de la conception électromagnétique, des matériaux avancés et des technologies de fabrication», explique Jiasheng Hong, coordinateur du projet. TESLA a formé 15 chercheurs en début de carrière qui se sont également inscrits en doctorat dans huit établissements universitaires. Ces chercheurs, ainsi que le personnel universitaire et industriel, ont exploré des technologies nouvelles et habilitantes pour les charges utiles flexibles des satellites, les grands systèmes de constellations, les communications à haut débit, la télédétection et les grandes plateformes satellitaires. Outre la formation technique, les chercheurs ont participé à des activités de formation et de sensibilisation à l’entrepreneuriat et à l’innovation, ce qui a permis de renforcer l’économie spatiale européenne et de catalyser un impact économique et social plus large.
Repousser les limites de la technologie satellitaire
TESLA a réalisé des progrès significatifs par rapport à l’état de l’art dans de nombreux domaines. Jiasheng Hong note plusieurs avancées, telles que l’intégration sur puce de sous-systèmes orthogonaux rendue possible par la torsion à large bande à 220-325 GHz, comme indiqué ici. Parmi les autres réalisations notables, citons le développement d’un filtre miniaturisé à bande ultra-large extrêmement compact, basé sur la technologie du résonateur «quasi-lumped» intégré au substrat. Ce filtre a été présenté dans le cadre du 2021 IEEE MTT-S International Microwave Filter Workshop. Les chercheurs ont également étudié des dispositifs accordables, tout en conservant des performances de sélectivité de fréquence de haute qualité. Un frontal d’antenne reconfigurable pour les radars utilisant un nouveau circuit de commutation a été fabriqué. En outre, la conception de transitions de guides d’ondes reconfigurables et d’unités de réseaux d’antennes a permis d’obtenir des performances à large bande et des fonctions flexibles dans un système de formation de faisceaux pour les applications de communication par satellite.
Explorer de nouveaux matériaux et de nouvelles techniques de fabrication
Un matériau céramique a été utilisé comme résonateur efficace dans des filtres adaptés à la technologie des satellites. Les chercheurs ont également utilisé des matériaux céramiques basés sur des composites aluminium-nitrure, en se concentrant sur leurs propriétés et leurs méthodes de frittage. TESLA a également repoussé les limites des techniques de fabrication, réalisant des composants passifs non planaires avec des caractéristiques améliorées. Divers prototypes de structures de filtrage passe-bas ont été produits à l’aide de techniques de fabrication additive métallique. Plusieurs composants, tels que les diplexeurs à guide d’ondes, ont démontré de larges gammes d’accord en utilisant de nouvelles unités de syntonisation basées sur des matériaux diélectriques. Le développement de matériel millimétrique pour la prochaine génération de communications par satellite a fait l’objet de plus de dix articles de journaux. En outre, le projet a permis de développer des composants micro-usinés en silicium de haute performance pour des applications satellitaires dans la gamme de fréquences térahertz. Plusieurs concepts de filtres à métamatériaux ou à métasurface ont été développés pour améliorer la reconfiguration des composants et la réjection hors bande. Enfin, des outils d’optimisation de la topologie ont été mis au point pour produire des composants miniaturisés de haute puissance à l’aide de techniques de fabrication additive.
L’héritage et l’impact durable de TESLA
«Dans l’ensemble, TESLA a contribué de manière significative à l’économie spatiale européenne en développant la flexibilité des charges utiles, la technologie de l’Internet des objets dans l’espace, les communications à haut débit, la télédétection et la technologie de haute puissance», a déclaré Jiasheng Hong. Au cours de ses 4,5 années d’existence, le projet a établi des liens étroits entre les partenaires universitaires et industriels et d’autres projets liés à l’espace. TESLA a obtenu des résultats conséquents, notamment le dépôt de trois brevets, dont l’un a été vendu à Airbus. En outre, 60 articles de journaux et de conférences ont été publiés, et d’autres résultats de recherche sont en cours d’élaboration.
Mots‑clés
TESLA, espace, communications par satellite, antenne, fabrication additive