Systèmes d'essai de charges utiles spatiales

Essais de charge utile spatiale

Afin de fonctionner en orbite, les grosses charges utiles, telles que les satellites et les télescopes, doivent subir une multitude d’essais environnementaux, vibratoires et cryogéniques. Ces derniers nécessitent l’utilisation de capteurs de forces et accéléromètres fiables, spécifiques à l’application et prêts à l’emploi.

Essais en enceinte à vide thermique pour les caractérisations mécaniques

Les essais dans la chambre à vide nécessitent des accéléromètres et des capteurs de force capables de fonctionner à très basse température.

Les performances des télescopes (composés de miroirs) sont cruciales et dépendent de la stabilité intrinsèque des matériaux utilisés, s’exprimant à l’échelle nanométrique. Afin de juger de leur stabilité thermique, ils doivent être testés sous des environnements cryogéniques au sein d’enceintes à vide thermique, pouvant descendre à des températures inférieures à -250°C (-420°F). Ce type d’essais nécessite l’utilisation d’accéléromètres et de capteurs d’efforts offrant une capacité d’utilisation à ultra -basse température.

La structure de support permet de soutenir le miroir primaire, d’autres optiques du téléscope ainsi que le module complet d’instrumentation scientifique. Les essais permettent d’ajuster le système, de telle sorte à ce que la structure de support, et le télescope en soi, soient isolés de la chambre. Certaines configurations d’essais utilisent un système de refroidissement de dernière génération à l’azote et hélium, permettant de reproduire l’environnement à très basse température dans lequel évoluera le télescope en orbite. Ces essais permettent en outre l'alignement optique cryogénique et le test de plusieurs segments de miroirs primaires dans un processus appelé "mise en phase". Ce type d’essais nécessite l’utilisation d’accéléromètres et de capteurs d’efforts offrant une capacité d’utilisation à ultra -basse température.

Accéléromètres triaxiaux légers et de faible masse

Les structures des engins spatiaux sont souvent constituées de matériaux minces et légers, nécessitant ainsi des accéléromètres de faible masse, parfois avec une masse inférieure à 1 gramme.

Solution de câblage à faible dégazage

Les capteurs hermétiquement scellés et les solutions de câblage à faible dégazage de Kistler peuvent être utilisés dans des enceintes à vide thermique, ou peuvent même être laissés sur le satellite pour le lancement.

Solutions à faible bruit pour les essais environnementaux avec microvibrations

Les niveaux de bruits sont extrêmement faibles, et permettent de réaliser des mesures de l’ordre de 100 μg à des niveaux de g plus élevés. Avec les solutions à faible bruit de Kistler, le même capteur peut être utilisé sur l'ensemble de la gamme et peut convenir à une multitude d’applications.

Essais environnementaux vibratoires de type FLVT (Force Limited Vibration Testing)

Essais de vibration dans l'environnement des charges utiles spatiales et essais de vibration à force limitée (FLVT)

Les charges utiles spatiales sont soumises aux essais les plus restrictifs et agressifs au monde, et les essais vibratoires n’en sont qu’un exemple parmi tant d’autres. Des essais appronfondis sont réalisés lors de la phase de développement afin d’optimiser la tenue mécanique de la structure. Cependant, ces types d’essais sont également conduits après fabrication et assemblage des différents ensembles en vue de garantir une parfaite tenue au lancement, déploiement en orbite et utilisation tout au long de la mission. Afin de simuler l’environnement lanceur auquel la charge utile doit survivre, des pots vibrants sont utilisés pour effectuer des essais sous chargement dynamique.

Les satellites sont très onéreux et il convient d’assurer leur parfaite intégrité lors des essais. C’est la raison pour laquelle, les essais de type FLVT permettent d’éviter toute surcharge d’effort pouvant entrainer la détérioration du satellite. Pour ce faire, les capteurs d’efforts permettent de mesurer l’effort réel transitant entre la charge utile et le pot vibrant. Un contrôleur, quant à lui, permet d’ajuster l’accélération du pot vibrant dès lors que les fréquences de résonnances sont proches. C’est ainsi que les forces dynamiques induites à la structure du satellite se voient réduite à l’approche des fréquences de résonnance. En vol réel, l'accélération d'entrée est limitée aux fréquences de résonance de la charge utile, car l'impédance mécanique du support structurel et de la charge utile est similaire. Lors des essais sur pot vibrant, les forces induites sur la structure de la charge utile spatiale sont plus élevées aux résonances de la charge utile car le pot vibrant a une impédance mécanique très élevée et est contrôlé par l'accélération de l'interface enveloppée.

Haute résolution

Les accéléromètres Kistler détectent les vibrations de fond dans le domaine des microvibrations.

Capacité cryogénique

Les capteurs à sortie charge ou accéléromètres IEPE offrent une plage de température exceptionnelle allant de -54 °C (-65 °F) typique à -196 °C (-320 °F).

Capteurs et câbles à faible dégazage

L'exposition aux différents niveaux de vide (primaire, poussée ou ultra-vide) induit un dégazage de la matière qui libère le gaz piégé au sein des matériaux. Les capteurs hermétiquement scellés et les câbles à faible dégazage de Kistler sont conçus pour s'adapter parfaitement à tous les besoins.

Écart de sensibilité inférieur à 1 %

Nos accéléromètres IEPE (mode tension) basés sur nos élements sensibles PiezoStar sont les capteurs idéaux pour les essais vibratoires de précision en raison de leur excellent stabilité thermique.