Le LPC2E, le laboratoire d'Orléans qui a conçu un capteur pour la mission Solar Probe de la Nasa

Le laboratoire de physique et chimie de l’environnement et de l’espace situé à Orléans (LCP2E-Loiret) et son équipe d’une dizaine de chercheurs et d’ingénieurs ont conçu un capteur qui sera intégré aux sondes des missions Solar Probe et Solar Orbiter. Le projet qui a commencé en 2010 aura coûté plus de 800 000 euros. Il est sur le point d’aboutir avec le lancement de Solar Probe à partir du samedi 11 août.

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Le LPC2E, le laboratoire d'Orléans qui a conçu un capteur pour la mission Solar Probe de la Nasa
Le laboratoire de physique et chimie de l’environnement et de l’espace situé à Orléans (LCP2E-Loiret) et son équipe d’une dizaine de chercheurs et d’ingénieurs ont conçu un capteur qui sera intégré aux sondes des missions Solar Probe et Solar Orbiter.

Les ingénieurs et chercheurs du laboratoire de physique et chimie de l’environnement et de l’espace situé à Orléans peuvent être fiers. A partir du samedi 11 août 2018, le capteur qui aura été au cœur de leur travail pendant 8 ans décollera avec la sonde Parker Solar Probe (PSP) de la Nasa à Cap Canaveral.

La sonde de l’agence spatiale américaine se rapprochera à un peu plus de 6 millions de kilomètres, afin de comprendre, principalement, pourquoi la couronne de l’astre solaire est infiniment plus chaude (jusqu’à 1 million de fois plus chaude) que sa surface (6000 degrés).

Le voyage de la sonde, et du capteur du LCP2E, durera 7 ans. Le laboratoire d’Orléans a conçu, pour être plus précis, non pas un mais deux capteurs jumeaux mesurant les fluctuations des champs magnétiques (SCM). En effet, le second capteur sera intégré à la mission Solar Orbiter de l’agence spatiale européenne (ASE) dont la sonde, actuellement en construction à Stevenage (Royaume-Uni), sera lancée en 2020 pour être opérationnelle pendant 3 ans. Elle aura aussi pour but l’observation et l’analyse du soleil mais à une distance plus éloignée que la sonde PSP.

Guillaume Jannet, ingénieur de recherche et responsable technique, a accepté de nous en dire un peu plus sur le projet.

Une conception demandant un fort niveau d'adaptation

Lors de ces 8 ans de recherche, de développement et de perfectionnement les équipes du LCP2E ont dû affronter plusieurs difficultés. Il faut savoir que les organismes spatiaux comme la NASA instaurent un certain nombre de conditions et de pré-requis aux appareils qui intègrent les sondes.

Les laboratoires comme le LCP2E ont donc à l’esprit que leurs outils doivent respecter ce cahier des charges. "Les premières difficultés étaient liées aux contraintes environnementales et mécaniques. Nous avons dû faire en sorte que le capteur de fluctuation des champs magnétiques soit en mesure de résister à des températures très basses : -190° puis -145° après un affinage des données". En effet les capteurs embarqués sur la sonde ne seront pas exposés à de fortes chaleurs comme on pourrait d’abord le penser mais plutôt à des températures très basses, celles qui règnent dans l’espace quand aucune lumière n’atteint la zone concernée.

"La seconde difficulté était liée à une contrainte mécanique. Nous avons fait en sorte que le capteur puisse résister aux vibrations lors du décollage de la fusée mais aussi qu’il résiste aux chocs, particulièrement au moment où le satellite se détachera de la fusée dans l’espace pour se diriger vers le soleil".

Enfin le dernier obstacle a résidé dans la miniaturisation des capteurs afin qu’ils deviennent "plus petits, plus légers mais aussi qu’ils ne consomment pas trop. Pour garantir nos chances (et rester dans le projet) il a aussi fallu respecter un volume et une masse bien précise". Mais le plus dur selon Guillaume Jannet a sûrement été de faire coïncider toutes ces contraintes ensemble, c’est-à-dire faire en sorte que l’appareil soit résistant sans trop en augmenter la taille ou la masse.

Installation du capteurs de fluctuations d'ondes magnétiques, SCM, sur la sonde PSP

Depuis 2010 et le début de la conception des capteurs, l’ensemble des étapes du projet ont coûté 800 000 euros, de la fabrication du prototype aux essais de qualification. Le financement du laboratoire a été pris en charge par le CNES et le CNRS. Le capteur de fluctuation magnétique n’a pour l’instant été utilisé que lors de projets scientifiques.

Une aventure franco-française

Les capteurs de fluctuations d’ondes magnétiques des deux missions vers le soleil sont entièrement le produit d’un savoir-faire technologique français. Une grande partie de l’instrument de mesure a été conçue dans le laboratoire d’Orléans du LCP2E. Néanmoins certains composants ne pouvaient être réalisés par le laboratoire. Ils ont alors fait appel à des PME françaises. "Quatre éléments ont été produit à l’extérieur : le bobinage, la structure mécanique, l’électronique d’amplification et le harnais", précise le responsable.

Le bobinage a donc été fabriqué par Exxelia Magnetics, ex Microspire, basé à Illange (Moselle). La structure mécanique a quant à elle été développée chez DP Precision à Jargeau (Loiret). La société Tech 3D à Niderviller (Moselle) s’est chargée de la conception de l’électronique d’amplification. Enfin le harnais, le câble de sortie du capteur, a été réalisé par la société Latelec proche de Montpellier (Hérault).

L’ensemble a donc été assemblé dans le laboratoire du LCP2E. Ce dernier a réussi à prendre part au projet de la NASA grâce à son partenariat "depuis une quinzaine d’année" avec l’université de Berkeley en Californie (Etats-Unis) qui dirige le consortium scientifique qui a remporté l’appel d’offre.

Désormais les équipes du LCP2E auront "de moins en moins de travail sur le projet" en dehors de la vérification des instruments, d’une phase d’analyse de cohérence des données et une dernière phase ou tous les instruments de la sonde PSP sont allumés pour "mesurer leur signatures magnétiques afin que les résultats ne puissent être faussés par les ondes provenant des autres instruments".

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