Sujet de stage
Titre :
Paradigme de régénération appliqué aux débris spatiaux
Dates :
2024/03/11 - 2024/09/13
Etudiant :
Encadrant(s) :
Description :
Suite à des premiers travaux du CRAN sur le paradigme de régénération, il nous a été demande par le CNES d'appliquer ce paradigme dans le cadre des
débris spatiaux. En effet, depuis que le premier engin a été spatialisé en 1957 (Spoutnik), l'ingénierie des satellites a progressé en veillant notamment à
améliorer les performances de la charge utile et de la plateforme, leur fiabilité, leur durée de vie, leur performance énergétique, etc.
Cependant, l'approche générale du secteur spatial est restée la même : après sa période d'usage, le satellite non fonctionnel est amené à résider dans
l'espace, sans remplir de mission ni de service, pour une durée pouvant être très longue (quelques décennies à quelques siècles en orbite basse, des
millions d'années dans la gamme des orbites géostationnaires). Ce schéma très linéaire induit donc une production de débris spatiaux, dont le nombre
croît continûment et même exponentiellement dans les zones de l'Espace où une réaction en chaîne (aussi appelée effet Kessler) a débuté.
Ces débris représentent entre autres une externalité négative pour l'ensemble des acteurs spatiaux, car il s'agit de les recenser et de surveiller leur
trajectoire afin de, le cas échéant, effectuer une manoeuvre (consommatrice d'ergols, ressource non facilement renouvelable, même si l'émergence du
service en orbite et de refueling en orbite pourrait y subvenir) afin d'éviter à un satellite actif de risquer une collision. Une autre approche, plus circulaire
(« régénérative »), semble possible voire souhaitable. C'est dans le sens de cette dernière approche que le travail de master est proposé.
L'objet de ce stage est d'étudier quelle pourrait être l'ingénierie d'un processus de régénération adaptée aux objets spatiaux, afin d'en déduire des
recommandations sur leur conception, leur mise en oeuvre, ainsi que sur le besoin d'infrastructures et de services spatiaux adaptés ou dédiés.
Les activités attendues sont structurées autour de 3 lots :
- Bibliographie et renforcement de l'acculturation : (i) Recherches bibliographiques relatives aux caractéristiques des objets spatiaux actuellement en
orbite : structures et compositions, méthodes d'ingénierie et processus industriels principaux, ...(ii) Recherches bibliographiques relatives à
l'environnement spatial naturel (radiations, particules, ...) et artificiel (débris) : éléments quantifiés, processus physiques (énergétiques) à l'oeuvre, ... et
(iii) Recherche bibliographie que la thématique d'un espace vert
- Proposition d'ingénierie d'un écosystème spatial régénératif. Selon une méthodologie à définir et sur la base des travaux académiques antérieurs et
actuels, adapter le concept de régénération industrielle au cas spécifique des objets spatiaux en orbite, et en particulier :(i) identifier et définir les
potentiels de régénération des objets spatiaux en orbite (ii) identifier et définir pour ce cas spécifique ce que pourraient être des régénérateurs, des
décomposeurs industriels, des nutriments techniques et (iii) proposer des schémas de circuits de régénération industrielle pour les 'produits-déchets'
satellites, en explicitant les processus de régénération
Sur la base de la proposition d'ingénierie, il est demandé de rédiger des recommandations sur la conception d'objets spatiaux en orbite d'une part, et sur
leur mise en oeuvre d'autre part, afin d'augmenter leur potentiel de régénération
débris spatiaux. En effet, depuis que le premier engin a été spatialisé en 1957 (Spoutnik), l'ingénierie des satellites a progressé en veillant notamment à
améliorer les performances de la charge utile et de la plateforme, leur fiabilité, leur durée de vie, leur performance énergétique, etc.
Cependant, l'approche générale du secteur spatial est restée la même : après sa période d'usage, le satellite non fonctionnel est amené à résider dans
l'espace, sans remplir de mission ni de service, pour une durée pouvant être très longue (quelques décennies à quelques siècles en orbite basse, des
millions d'années dans la gamme des orbites géostationnaires). Ce schéma très linéaire induit donc une production de débris spatiaux, dont le nombre
croît continûment et même exponentiellement dans les zones de l'Espace où une réaction en chaîne (aussi appelée effet Kessler) a débuté.
Ces débris représentent entre autres une externalité négative pour l'ensemble des acteurs spatiaux, car il s'agit de les recenser et de surveiller leur
trajectoire afin de, le cas échéant, effectuer une manoeuvre (consommatrice d'ergols, ressource non facilement renouvelable, même si l'émergence du
service en orbite et de refueling en orbite pourrait y subvenir) afin d'éviter à un satellite actif de risquer une collision. Une autre approche, plus circulaire
(« régénérative »), semble possible voire souhaitable. C'est dans le sens de cette dernière approche que le travail de master est proposé.
L'objet de ce stage est d'étudier quelle pourrait être l'ingénierie d'un processus de régénération adaptée aux objets spatiaux, afin d'en déduire des
recommandations sur leur conception, leur mise en oeuvre, ainsi que sur le besoin d'infrastructures et de services spatiaux adaptés ou dédiés.
Les activités attendues sont structurées autour de 3 lots :
- Bibliographie et renforcement de l'acculturation : (i) Recherches bibliographiques relatives aux caractéristiques des objets spatiaux actuellement en
orbite : structures et compositions, méthodes d'ingénierie et processus industriels principaux, ...(ii) Recherches bibliographiques relatives à
l'environnement spatial naturel (radiations, particules, ...) et artificiel (débris) : éléments quantifiés, processus physiques (énergétiques) à l'oeuvre, ... et
(iii) Recherche bibliographie que la thématique d'un espace vert
- Proposition d'ingénierie d'un écosystème spatial régénératif. Selon une méthodologie à définir et sur la base des travaux académiques antérieurs et
actuels, adapter le concept de régénération industrielle au cas spécifique des objets spatiaux en orbite, et en particulier :(i) identifier et définir les
potentiels de régénération des objets spatiaux en orbite (ii) identifier et définir pour ce cas spécifique ce que pourraient être des régénérateurs, des
décomposeurs industriels, des nutriments techniques et (iii) proposer des schémas de circuits de régénération industrielle pour les 'produits-déchets'
satellites, en explicitant les processus de régénération
Sur la base de la proposition d'ingénierie, il est demandé de rédiger des recommandations sur la conception d'objets spatiaux en orbite d'une part, et sur
leur mise en oeuvre d'autre part, afin d'augmenter leur potentiel de régénération
Département(s) :
| Modélisation Pilotage des Systèmes Industriels |
