Pour collecter des débris spatiaux

Tâche : "Collecter" les débris spatiaux
La manière de "collecter" et d'éliminer ces pièces fait déjà l'objet de discussions dans le domaine de la recherche spatiale. Mais il faut d'abord savoir comment les pièces se déplacent dans l'espace.

C'est la question qui préoccupe le projet UB-Space, fondé par six étudiants de différentes disciplines de l'université de Brême.Maren Hülsmann, responsable de l'équipe, explique : "Jusqu'à présent, deux modules pouvaient certes s'arrimer s'ils communiquaient entre eux. Mais dans le cas des débris spatiaux, il s'agit de ce qu'on appelle des 'objets non coopératifs' qu'un véhicule spatial doit reconnaître, approcher et saisir".

Cela nécessite des calculs mathématiques complexes - Maren Hülsmann et sa coéquipière Amina Zaghdane étudient les technomathématiques - mais il faut aussi collecter des valeurs de référence, ou des données de test. Et c'est précisément la mission d'UB-Space.

Dans l'espace avec une fusée-sonde
C'est grâce au programme germano-suédois REXUS/BEXUS que six étudiants ont pu réaliser une expérience spatiale réelle et complexe. L'abréviation signifie "Rocket Experiments for University Students" ou "Balloon Experiments for University Students". Des équipes d'étudiants peuvent y soumettre des tâches de recherche. Un jury examine les propositions et, à chaque tour de projet, quatre équipes reçoivent - pour simplifier - un morceau de fusée dans lequel elles placent leur structure de recherche. Les quatre modules sont placés dans une fusée de recherche à haute altitude, qui est lancée une fois par an dans l'espace depuis le centre spatial de Kiruna/nord de la Suède.
 
L'idée d'UB-Space : le module de la fusée libère un corps test dans la thermosphère et enregistre la position et le mouvement de cette "unité en chute libre" à l'aide de capteurs et de plusieurs caméras. Maren Hülsmann : "Nous obtenons des données d'image et de position du mouvement réel du FFU dans l'espace. Jusqu'à présent, il n'y avait que des simulations du mouvement des composants dans l'espace".

Lors de l'évaluation de l'expérience, des calculs complexes sont également à nouveau nécessaires, car chaque fusée tourne constamment autour de son propre axe afin de compenser les déséquilibres.

Concevoir pour des conditions environnementales particulières
Au cours des douze mois précédant le lancement de la fusée, les équipes de projet sont très sollicitées en termes de temps. Chez UB-Space, c'est notamment le cas d'Oliver Dorn, qui étudie l'ingénierie navale et conçoit la mécanique du module. Des restrictions spécifiques à l'espace s'appliquent : "La consommation d'énergie est limitée par le système, le poids et l'espace de construction également, et le frottement de l'air génère des températures pouvant atteindre 200 °C". Comment construire, dans ces conditions, le système de propulsion qui permet de faire sortir le corps d'essai de la fusée ? Assez rapidement, il est apparu qu'il fallait d'abord faire sauter une trappe dans la fusée. Ensuite, une unité se déploie, dans laquelle se trouve la "Free Falling Unit". Lars Flemnitz, étudiant en électrotechnique et initiateur du projet UB-Space : "Nous avons testé plusieurs systèmes de propulsion. Le plus efficace était ici deux vis sans fin utilisées en parallèle".

Entraînement et support issus du programme igus
Les entraînements des broches proviennent du programme drylin d'igus. Les broches en acier inoxydable parcourent une course de 150 millimètres. Elles sont entraînées par un moteur pas à pas NEMA 11, qui fonctionne avec un couple élevé et une faible vitesse de 3 cm/s. Le support dans lequel se trouve le FFU est fixé à un écrou fileté imprimé à partir du tribo-filament iglidur J260. Il s'agit de l'un des six filaments différents pour l'impression 3D proposés par igus. Ils ont tous en commun d'être optimisés pour le frottement et l'usure et de permettre la fabrication rapide et économique de pièces spéciales pour prototypes ou petites séries, même avec des géométries compliquées. Il en va de même pour d'autres composants du support qu'UB-Space s'est procuré chez igus.
 
Un composant à peine visible provient également du système modulaire de construction d'igus, qui a ici une importance tout à fait décisive. Oliver Dorn : "Le corps d'essai (FFU) repose dans un logement qui a été fixé avec du Tribo-Tape.

est revêtu". Ce film de glissement en iglidur à très faible coefficient de frottement est relativement nouveau dans la gamme igus. Il garantit que l'unité glisse hors de son support et s'éloigne de la fusée une fois que le volet s'est ouvert et que le moteur s'est déployé.

Des tests complexes avant le lancement

Chacune des expériences REXUS doit passer par les mêmes procédures de test et d'approbation complexes que celles utilisées dans les vols spatiaux commerciaux et scientifiques selon les normes de l'ESA. Actuellement, le module de fusée d'UB-Space vient par exemple de passer des tests de secousses et d'accélération de 12 g sur trois axes.
 
L'effort est compréhensible, car après tout, dans l'espace, il n'y a pas de voyage d'essai ni de prototype : L'expérience doit réussir lors du premier et unique vol. Mais l'équipe d'UB-Space est optimiste, encouragée en cela par les ingénieurs d'essai professionnels qui accompagnent le projet en permanence.

Il va de soi que l'expérience UB-Space garantit que la fusée REXUS ne deviendra pas un déchet spatial. Après un vol parabolique dont le sommet se situe à 90 kilomètres d'altitude et qui l'emmène au-delà des trois couches de l'atmosphère, dans la thermosphère, la fusée atterrit à nouveau dans le nord de la Suède. Commence alors l'analyse des données recueillies par UB-Space en cours de route.

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