Des antennes de l'EPFL dans l'espace
© Photo: Alain Herzog
L'agence spatiale européenne (ESA) a choisi l'Ecole Polytechnique Fédérale pour concevoir les antennes des satellites de nouvelle génération. Elles équiperont les nano-satellites, le futur grand marché de la communication, de l'expérimentation et de l'observation spatiale.
Un enjeu important pour les nouveaux satellites de petite taille réside dans leur système de communication. Un véritable challenge pour la communication sur une si petite surface. Après une compétition internationale lancée par l'ESA, l'EPFL a été choisie pour sa solution d'antennes.
Ces antennes qui équiperont les nano-satellites de nouvelle génération sont le fruit d'une triple collaboration entre le Laboratoire d'électromagnétique et d'acoustique (LEMA, Juan R. Mosig, Gabriele Rosati), l'entreprise JAST du Parc scientifique EPFL (Stefano Vaccaro et Jose Padilla) et le Space Center de l'EPFL (Anton Ivanov). « Pour ce type de recherche, on voit souvent des collaborations internationales, mais là c'est un consortium 100% helvétique », se réjouit Juan R.Mosig du LEMA, spécialiste des antennes et de la télécommunication.
Tendance vers la miniaturisation
Comme dans beaucoup de domaines de technologies, la tendance, pour les satellites, est à la miniaturisation. On a connu les monstres de plus de 1000 kilos, si coûteux à la fabrication et au lancement que seuls des gouvernements pouvaient se les offrir. On considère maintenant des alternatives plus petites et légères, qu'on appelle micro-satellites (entre 10 et 100 kilos), nano-satellites (entre 1 et 10 kilos) et les pico-satellites (1 kilo et moins).
Le projet de l'ESA concerne les nano-satellites de nouvelle génération, d'environ 10 kilos et avec la forme d'un cube de 25 centimètres d'arête. Le challenge est de taille : trouver une antenne avec une fréquence assurant un débit satisfaisant (2 à 3 gigahertz) sur un satellite d'une dimension réduite et pouvant commuter entre une émission omnidirectionnelle (type balise de secours) et une émission directive. La proposition de l'EPFL, retenue par l'ESA, est une antenne plate, intégrée dans la surface du satellite. Ne présentant aucune protubérance, le satellite est alors très compact et de manipulation aisée lors de la phase de lancement.
Une chambre pour simuler l'espace
Après un an et demi de travail, la solution du LEMA, JAST et du Space Center de l'EPFL a été d'utiliser au moins 4 faces sur 6 d'un satellite de forme cubique. La commutation peut ainsi se faire aisément entre un rayonnement sectoriel ou omnidirectionnel. Les antennes ont été d'abord simulées sur ordinateur par le LEMA, puis conçues et fabriquées par JAST. Finalement, le comportement des antennes dans l'espace a pu être vérifié, grâce à la chambre anéchoïde du LEMA, un lieu sans écho, cloisonné et d'absorption parfaite des ondes.
Vers Mars et au delà...
L'ESA voit un grand marché pour les satellites de taille intermédiaire de type nano-satellites. Avec un poids réduit, leur coût au lancement est moindre et les utilisations seront diverses. Ils ont une bonne taille pour rester aux abords de la terre pour des tâches d'observation de notre planète (courants océaniques, évolution des températures, concentration de polluants, etc.). Ils peuvent être déployés en constellation pour les télécommunications. On peut aussi les pointer en permanence sur un corps planétaire, pour l'étude des exoplanètes. Ce type de satellite est même envisagé pour des missions sur Mars ou au delà (Deep Space Missions).