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LIGHTWEIGHT TECHNOLOGIES FOR EXPLORATION ROVERS

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En mission sur Mars

Le rover Curiosity de la NASA (National Aeronautics and Space Administration) est à l'œuvre sur le sol de Mars, prenant des photos et étudiant des prélèvements. Pendant ce temps, l'Agence spatiale européenne (ESA) construit le prochain robot qu'elle compte envoyer étudier les mystères de la «planète rouge». Un projet financé par l'UE a été créé pour repenser la sonde ExoMars de l'ESA.

Technologies industrielles

ExoMars devrait être lancée en 2018 dans le but de déterminer si la vie a existé sur Mars, voire si elle est encore présente aujourd'hui. La sonde portera un ensemble d'instruments scientifiques dédié à la recherche de signatures de la vie, comme des isotopes ou des molécules susceptibles d'être interprétées comme ayant été produite par un organisme vivant. Dans ce but, le rover à six roues pourra parcourir jusqu'à 70 mètres par jour à la recherche de signes de vie, passée ou présente. Il pourra recueillir et analyser des prélèvements dans les affleurements rocheux et même jusqu'à 2 mètres de profondeur.Le projet ROV-E («Lightweight technologies for exploration rovers») a constaté qu'il fallait réduire le coût de la mission. Il faudra utiliser des matériaux composites pour réduire le poids du rover. Cependant, le fait de se concentrer uniquement sur la réduction du poids de la structure de chaque équipement ne réduit pas forcément la charge utile totale. La solution envisagée par le projet ROV-E a été de concevoir les divers composants (blindage, système de surveillance de l'état, génération d'électricité, etc.) afin qu'ils aient plusieurs fonctions. Elle a envisagé un concept révolutionnaire de structure plurifonctionnelle, qui élimine le châssis, les boîtiers électroniques et le câblage, en intégrant dans un seul élément l'électronique, le contrôle thermique et la structure. Ce concept d'architecture spatiale a été proposé dans les années 90. Il consiste à disposer la majorité de l'électronique dans la structure portante. Les circuits imprimés peuvent aussi être laminés dans les feuilles de surface de la structure. L'association de ce concept et de composites, faits de polymères basse densité et de fibres à grande résistance, réduit notablement le poids total. La première phase du projet a été consacrée à adapter les propriétés thermiques, mécaniques et électriques des composites, pour correspondre aux fonctionnalités de la structure plurifonctionnelle. Les chercheurs ont testé divers matériaux et conçu un modèle numérique pour calculer les gains en masse, volume et énergie apportés par certains matériaux. La phase suivante de ROV-E a été d'étudier les paramètres de base de la conception, via des simulations informatiques qui recréent les conditions rencontrées sur Mars. Un accent particulier a été placé sur les sous-systèmes de mobilité car le robot rencontrera des obstacles de forme complexe (des rocs) et des zones difficiles avec des galets et du sable. À partir de ces travaux, l'équipe a proposé des améliorations pour faciliter le déplacement tout-terrain. La structure plurifonctionnelle est très polyvalente et convient aux cas où la masse et le volume sont des facteurs importants, comme pour les microsatellites de télécommunication et de navigation. Rien que la réalisation de l'étage de puissance avec ce système peut réduire de 2% la masse du système, donc la consommation de carburant et le coût de la mission.

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