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Réf. : IGOsat-STB Edition : 2 Date : 05/01/2014 Révision : 0 Date : SPÉCIFICATI

Réf. : IGOsat-STB Edition : 2 Date : 05/01/2014 Révision : 0 Date : SPÉCIFICATIONS TECHNIQUES DES BESOINS « IGOSAT» Date Signature 1ère édition préparée par : Paul GUMUCHIAN et Paul LANGLOIS EIDD – Architecture des Systèmes Physiques 3e année - promotion 2014 03.02.2014 2ème édition préparée par : Matthieu GRAU & Cyril JOMNI Université Paris-Sud / Observatoire de Paris Master 2 OSAE – Promotion ROSETTA 05.01.2015 Approuvé par : Pour application : Réf. : IGOsat-STB Edition : 2 Date : 05/01/2014 Révision : 0 Date : Page : 2 HISTORIQUE DES MODIFICATIONS Ed. Rev. Date Modifications Visa 1 0 13/12/13 Création du document 1 1 15/12/13 Revue globale du premier jet 1 2 03/02/14 Revue du deuxième jet 2 0 01/01/15 Création du document Réf. : IGOsat-STB Edition : 2 Date : 05/01/2014 Révision : 0 Date : Page : 3 Table des matières 1. Objet .............................................................................................................................. 5 2. Documents ..................................................................................................................... 5 2.1. Documents applicables ........................................................................................... 5 2.2. Documents de référence ......................................................................................... 5 2.2.1. Support projet................................................................................................... 5 2.2.2. Rapports d’études ............................................................................................ 6 2.3. Glossaire ................................................................................................................. 6 3. Definition du système ..................................................................................................... 8 3.1. Rappel des objectifs de la mission .......................................................................... 8 3.2. Composantes du système ....................................................................................... 8 3.2.1. Lanceur : .......................................................................................................... 8 3.2.2. Déployeur : ....................................................................................................... 8 3.2.3. Nano-satellite : ................................................................................................. 8 3.2.4. Station sol (ou segment sol) : ..........................................................................29 3.3. Solutions imposées ................................................................................................30 3.3.1. Nanosatellite ...................................................................................................30 3.3.2. Mesures ..........................................................................................................30 3.3.3. Station sol / Radiofréquences ..........................................................................30 3.3.4. Loi sur les opérations spatiales .......................................................................31 4. Analyse mission ............................................................................................................31 4.1. Orbite .....................................................................................................................31 4.2. Phases de la mission .............................................................................................32 4.3. Champ des mesures instrumentales ......................................................................33 4.3.1. Scintillateur .....................................................................................................33 4.3.2. GPS ................................................................................................................33 5. Performances du système .............................................................................................34 5.1. Performances de la chaine instrumentale ...............................................................34 5.1.1. Mesures du TEC .............................................................................................34 5.1.2. Mesures des electrons et des photons gamma ...............................................36 5.1.3. Couverture du satellite ....................................................................................36 5.1.4. Traitement bord ...............................................................................................37 5.1.5. Simulateur mission ..........................................................................................37 5.1.6. Identification des bruits ....................................................................................38 Réf. : IGOsat-STB Edition : 2 Date : 05/01/2014 Révision : 0 Date : Page : 4 5.1.7. Traitement sol .................................................................................................38 5.1.8. Fourniture des Produits aux utilisateurs ...........................................................38 5.2. Performances de pointage et de stabilité ................................................................39 6. Les exigences de conception et de développement ......................................................39 6.1. Interface lanceur ....................................................................................................39 6.2. Satellite ..................................................................................................................40 6.3. Segment sol ...........................................................................................................40 7. Les exigences de qualification .......................................................................................41 7.1. Avant le lancement .................................................................................................41 7.2. Après le lancement et pendant la recette en vol .....................................................41 8. ANNEXES .....................................................................................................................42 8.1. Diagramme de contexte .........................................................................................42 8.2. Architecture Fonctionnelle ......................................................................................43 Réf. : IGOsat-STB Edition : 2 Date : 05/01/2014 Révision : 0 Date : Page : 5 1. OBJET Ce document donne et précise les spécifications techniques du nano-satellite IGOSAT en regard des spécifications mission (cf. DA1) et des différentes contraintes inhérentes à la conception spatiale (environnement, coûts, législation...). Sa réalisation, comme celle des spécifications mission, est le fruit des travaux effectués par les différents groupes de travail depuis le début du projet en septembre 2012, regroupant des étudiants de diverses formations scientifiques de l’université Paris Diderot et ses partenaires. La partie 3 définit et rappelle la composition globale du système vis-à-vis des objectifs de la mission. La partie 4 traite des exigences relatives à l’analyse mission, c’est-à-dire découlant directement des objectifs scientifiques. Dans la partie 5 sont décrites les fonctions et les performances que doit atteindre le système, concernant les charges utiles et la plateforme. La partie 6 est dédiée aux exigences liées à la conception et au développement du système, notamment le standard CubeSat. Enfin la partie 7 liste les exigences de qualification des composants du système, en particuliers les éléments constituant des démonstrateurs technologiques. Nomenclature : La nomenclature des spécifications présentes dans ce document suit le schéma suivant : STB- suivi de la position dans la hiérarchie du document (ex : STB-123). Les paragraphes non encadrés sont des commentaires, des explications et/ou des justifications. 2. DOCUMENTS 2.1. DOCUMENTS APPLICABLES DA1 : Spécifications Mission DA2 : Cubesat Design Specification Réf : Rev12 DA3 : Interfaces Cubesat/FLYMATE Réf : NN-DOC-125-001 2.2. DOCUMENTS DE REFERENCE 2.2.1. SUPPORT PROJET DRa1 : Guide pédagogique pour le développement de projets nano-satellites étudiants (Alain GABORIAUD - CNES) Réf : DRa2 : Space project management : Project planning and implementation (ECSS) Réf : ECSS-M-ST-10C_Rev.1 DRa3 : Bilan sur les moyens de lancement des cubesats (Adrien PALUN - 2012) Réf : DCT/DA/AF N°2013-0002655 Réf. : IGOsat-STB Edition : 2 Date : 05/01/2014 Révision : 0 Date : Page : 6 2.2.2. RAPPORTS D’ÉTUDES DRb1 : Simulation de 24h de radio-occultation GPS par un en orbite basse (HELLIOT Tanguy - L3 STEP) DRb2 : Analyse des données TEC de COSMIC et des profils de densité électronique inversé par la technique de l'onion peeling (HUSSON Victor - L3 STEP) DRb3 : Etude des contraintes pour le contrôle d’attitude du satellite étudiant UnivEarths pour effectuer une mesure complète d’occultation (CROSSE Arthur - L3 STEP) DRb4 : Etude du contrôle d’attitude par magnétocoupleurs d’un nano-satellite en orbite LEO et de la physique mise en jeu (MATRAU Rémi - L3 STEP) DRb5 : Synthèse des rapports des L3 STEP (HELLIOT Tanguy, HUSSON Victor, CROSSE Arthur, JEANNIN Ari) DRb6 : Signature d’un tsunami dans la ionosphère : une simulation d’une mesure du TEC par occultation radio (WALWER Damian - Master STEP) DRb7 : Le Projet UnivEarths-I (VIALE Thibault & VIEVARD Sebastien - M2 OSAE) DRb8 : Projet nano-satellite étudiant UnivEarthS-I : La charge utile (FERREIRA Florian & AHMIM Ferhat - EIDD 3A ASP) DRb9 : Etude de la plateforme dans le cadre du développement du CubeSat 3U (JAMIL Usman & SERIDJ Kevin - EIDD 3A ASP) DRb10 : Phase 0/A du projet de nano-satellite UnivEarthS-I (BACHOLLE Simon & RABANAL Julio) DRb11 : Prise en main d’un logiciel d’analyse mission, application au projet de l’Université Paris Diderot (ASSAYAG Dan) DRb12 : Etude de la conformité de la mission IGOSAT avec la LOS DRb13 : Estimation télécom. 2.3. GLOSSAIRE AC : A Confirmer AD : A Déterminer SAA : South Atlantic Anomaly (anomalie magnétique de l’Atlantique sud) CU : Charge Utile JANUS : Jeunes en Apprentissage pour la réalisation de s au sein des Universités et écoles de l’enseignement Supérieur LEO : Low Earth Orbiter LOS : Lois sur les Opérations Spatiales SCAO : Système de Contrôle d’Attitude et d’Orbite SM : Spécifications Mission SNR : Signal to Noise Ratio (rapport signal à bruit) STB : Spécifications Techniques de Besoin Réf. : IGOsat-STB Edition : 2 Date : 05/01/2014 Révision : 0 Date : Page : 7 TC : TéléCommande TM : TéléMesure TEC : Total Electron Content (contenu électronique total) TECU : TEC Unit (unité du TEC : 1 TECU = 1016 m-2) UHF : Ultra High Frequency VHF : Very High Frequency Réf. : IGOsat-STB Edition : 2 Date : 05/01/2014 Révision : 0 Date : Page : 8 3. DEFINITION DU SYSTEME Il s’agit ici de présenter les diverses composantes du système IGOSAT, ainsi que le cadre dans le lequel il s’inscrit, notamment les principales contraintes de conception. 3.1. RAPPEL DES OBJECTIFS DE LA MISSION La mission présente deux objectifs scientifiques : - Mesurer le contenu électronique total (TEC) de l’ionosphère par occultations de signaux GPS ; - Mesurer le spectre des rayonnements gamma et des électrons de hautes énergies piégés en basse altitude dans la ceinture de radiations interne, dans les cornets polaires et au niveau de la SAA. A ces objectifs scientifiques s’ajoutent des démonstrateurs technologiques en environnement spatial, notamment : - un récepteur GPS bi-fréquence (si utilisation d’une carte commerciale) ; - les antennes patch du GPS bi-fréquence (thèse de Hocine HAMOUDI : « Design of antenna array or GNSS/GPS network » sous la direction Philippe LOGNONNE & Boualem HADDAD) ; - un circuit ASIC (EASYROC) pour la lecture des photomultiplicateurs de la CU Scintillateur. 3.2. COMPOSANTES DU SYSTEME Le nano-satellite IGOSAT se décompose en plusieurs sous-systèmes : 3.2.1. LANCEUR : Le lanceur est le véhicule de lancement, les locaux et les moyens mis à disposition pour la préparation du nano-satellite. Le choix du lanceur doit être compatible avec les paramètres orbitaux spécifiés. 3.2.2. DEPLOYEUR : Il permet d’assurer l’interface entre le nano-satellite et le lanceur et permet l’éjection sur orbite. Deux types de lanceurs sont considérés : le Flymate de NOVANANO et le P-POD de l’Institut Polytechnique de Californie. Ces deux types de déployeur sont qualifiés sur différents types de lanceurs. 3.2.3. NANO-SATELLITE : 3.2.3.1. PLATEFORME La plate-forme assure le lien TM/TC avec le sol et s’interface avec les charges utiles. Elle est composée notamment des éléments suivants : Réf. : IGOsat-STB Edition : 2 Date : 05/01/2014 Révision : 0 Date : Page : 9 a. Alimentation électrique : Ce sous-système a pour objectif de fournir la puissance électrique au système. Il est composé de 3 éléments :  Panneaux Solaires : leur rôle est de convertir l’énergie solaire en énergie électrique ; STB-3231a-1 Les panneaux solaires ont été choisis, il s’agit des cellules triples jonctions 3G30A d’AzurSpace (datasheet : ref datasheet_3G30A)  Batterie : elle stocke l’énergie et délivre la puissance électrique au satellite dans le cas où les panneaux solaires ne uploads/Management/ specifications-techniques-des-besoins-igosat.pdf