Le LMI est partenaire du projet I-CARE 

I-CARE : des alumnis INSA à la conquête des débris spatiaux

 

Clara Moriceau (INSA Rouen Normandie, Génie Mathématique 2019), Anthony De La Llave (INSA Rouen Normandie, Génie Mathématique 2016) et Manuel Amouroux (INSA Lyon, Informatique 2019) sont trois ingénieurs récemment diplômés du Groupe INSA. Ils poursuivent actuellement leurs études en mastère spécialisé « Space systems engineering » (TAS ASTRO) à l’ISAE-Supaero de Toulouse et ont remporté l’une des trois places du concours « Parabole » organisé par le Centre National d’Études Spatiales (CNES) grâce à leur système de capture, « I CARE ». Ils sont accompagnés de trois autres étudiants : Emma Baltide, Florian Roselli et Thibault Lemattre.

 
 

Des orbites encombrées

135 millions d’objets de 1mm ou plus1 : c’est le nombre vertigineux de débris qui errent dans l’espace. Situés majoritairement en orbite basse (entre 700 et 1000 km d’altitude) et en orbite géostationnaire (à 36 000 km d’altitude), les débris spatiaux mettent en péril les engins actifs. En raison de la vitesse à laquelle ils se déplacent, mêmes les plus petits sont capables de faire exploser un satellite en mission, générant à leur tour de nouveaux débris. Une réaction en chaîne dangereuse pour les engins actifs en orbite, pour les stations abritant des astronautes et à fortiori, pour certaines zones de la terre qui voient retomber les débris qui n’auraient pas été désintégrés lors de leur retour dans l’atmosphère. « La problématique de l’encombrement spatial ne date pas d’hier. Elle existe depuis que l’homme envoie des satellites dans l’espace. Cependant, elle s’est accentuée avec la prolifération de nano satellites, appelés CubeSats. Ces engins miniatures, simples et peu coûteux à fabriquer, permettent de tester des instruments, réaliser des expériences scientifiques, développer des initiatives commerciales ou des projets éducatifs. Mais une fois inopérants, ils continuent d’envahir l’espace, menaçant la sécurité et la viabilité d’autres missions spatiales. L’enjeu des outils de capture est d’anticiper les déplacements de ces débris errants à une vitesse allant jusqu’à 28 000 km à l’heure puis de les attraper », explique Manuel Amouroux.

 

Identifier et capturer

Pour faire le grand ménage dans l’espace, des solutions sont développées par les experts : filets de capture, harpons magnétiques, satellites autodestructibles, etc. Cependant, ces systèmes visent généralement les débris de grande taille. Dans le cadre du concours organisé par le CNES, Manuel, Clara, Anthony et leur équipe ont concentré leurs efforts sur la capture des CubeSats gravitant en orbite basse. « Notre projet se matérialise par un bras robotisé muni de deux systèmes de captures interchangeables : une pince ou un électro-aimant. « I CARE », dont le nom signifie Identification & Capture for Active debris Removal Experiment, devra être complémentaire aux autres solutions déjà existantes comme la capture par filet par exemple, tout en s’intégrant aux plateformes standards déjà existantes. Notre prototype nettoyeur nous met face à deux défis : celui de designer un système capable de capturer des petits débris et celui de développer un algorithme d’intelligence artificielle qui sera entraîné à identifier le mouvement et anticiper les déplacements de l’objet », poursuit Clara Moriceau.

 

Apprivoiser l’apesanteur

Dans le cadre du concours organisé par le CNES, les étudiants ont été sélectionnés pour tester leur prototype à bord du véhicule de la filiale Novespace, l’avion Zéro G. « Nous avons présenté un rapport technique de notre prototype qui a séduit le jury du CNES. La prochaine étape visera à améliorer la fiabilité de l’engin en vue du vol à bord de l’avion Zéro G. C’est un véhicule qui permet de reproduire l’absence de pesanteur en décrivant des trajectoires paraboliques. En chute libre, l’apesanteur est sensiblement la même que dans l’espace (0.02g), comme le vivent les astronautes à bord de l’ISS, la Station Spatiale Internationale. Tester notre prototype dans ces conditions nous permettra d’entraîner l’algorithme à identifier le mouvement et la vitesse d’un CubeSat et vérifier la robustesse de nos pinces. Rendez-vous en octobre 2020 sur le tarmac de Bordeaux-Mérignac pour la suite ! », conclut Anthony De La Llave.

[texte INSA Lyon]

 


INTERVIEW

Clara Moriceau (GM 2019) et Anthony De la Llave (GM 2016)



C. Moriceau
 

A. De la Llave

 Ton rôle dans l’équipe ?

Clara : “En tant que responsable du suivi de projet, je participe au bon déroulement des opérations, tant d’un point de vue technique qu’organisationnel. J’ai la chance d’être en interaction avec tous les membres de l’équipe et mon rôle implique de permettre à chacun d’aller dans une direction commune. Je fais aussi la liaison avec les interlocuteurs extérieurs et de manière plus pratique, je planifie les réunions et tâches hebdomadaires.”

Ton parcours avant l’ISAE-SUPAERO ?

“Je suis diplômée de l’ INSA Rouen Normandie, spécialisée en mathématiques appliquées et informatique. J’ai eu la chance de faire un stage ingénieur au CNES en optimisation de trajectoires interplanétaires. Ce stage passionnant a confirmé mon intérêt pour le spatial ce qui m’a incitée à intégrer le mastère spécialisé TAS ASTRO au sein de l’ISAE-SUPAERO.”

Tes meilleurs souvenirs de ton passage à l’INSA Rouen ?

« J’ai intégré l’INSA Rouen Normandie dès la première année et y suit donc restée 5 ans. Mes meilleurs souvenirs se composent évidemment de la diversité des enseignements, tant sur un point technique qu’humanitaire. D’autre part, l’INSA a représenté pour moi un tournant entre le passage du lycée à la vie adulte. J’y ai beaucoup évolué auprès de mes camarades, ce qui a créé l’ambiance si familiale qu’on lui connaît. »

L’apport de ta formation Génie Mathématique à l’INSA Rouen ?

“Les nombreux enseignements de la formation Génie Mathématique sont un de ses atouts. En effet, les métiers possibles à la sortie de l’école couvrent de multiples domaines, incluant évidemment le spatial ! J’ai pu y découvrir les statistiques ainsi que la modélisation numérique, notamment grâce aux divers projets qui nous sont proposés en cours d’année. De plus, les stages que j’ai réalisés, traduisent l’importance de l’informatique dans nos métiers. La formation Génie Mathématique prépare aussi ses élèves sur cet aspect. D’un point de vue moins technique, la formation Génie Mathématique nous prépare également à gérer des problèmes complexes ainsi qu’à pouvoir les résoudre en équipe. Elle m’a aussi permis de décrocher un stage ingénieur au CNES en dernière année sur le thème de l’optimisation. Le métier auquel j’aspire sera composé, je l’espère, de mathématiques appliquées au spatial, plus particulièrement d’optimisation, de modélisation mathématique et de simulation numérique. ”

Ce qui t’a motivé à participer à l’aventure ?

“Je souhaitais profiter pleinement de cette année supplémentaire d’études et donc m’impliquer dans de nombreux projets. Le concours Parabole m’a tout de suite attirée car il relie les cours quotidiens à un aspect très pratique du spatial : faire voler une expérience en apesanteur lors d’un vol parabolique. Avoir l’opportunité de travailler avec le CNES et Novespace lors d’un projet étudiant est aussi une opportunité unique. Le projet demande de nombreux challenges mais s’apparente à un travail d’ingénieur, ce qui me prépare pour la suite ! ”

Ce qui est important pour toi ?

“Je suis particulièrement impliquée dans des projets liés à l’égalité des genres et à la diversité dans le spatial. Avoir rencontré des personnes inspirantes a été déterminant dans mon parcours et j’espère aider les femmes à trouver le métier qui leur plaît ainsi qu’à s’y sentir bien. ”

Un plan de carrière ?

“Etant passionnée par le spatial, je souhaite évidemment trouver un métier dans ce secteur. Plus particulièrement, deux thèmes m’intéressent : l’exploration et les débris spatiaux. A terme, j’espère travailler au sein d’une agence spatiale pour y réaliser des projets ambitieux dans l’un de ces domaines et participer à l’expansion de l’exploration spatiale. ”

 

 

 

 

 

 


Ton rôle dans l’équipe ?

Anthony : “Au sein de l’équipe I CARE, j’ai le rôle de responsable logistique. Dans les grandes lignes cela veut dire que je fais tout ce que je peux afin de faciliter le travail du groupe et d’optimiser notre chaîne de production. J’essaie de mettre en place des outils de gestion de tâches et je fais en sorte que nous ayons tout ce dont nous avons besoin pour travailler efficacement, tant sur le point matériel que support informatique.”


Ton parcours avant l’ISAE SUPAERO ?

“Avant l'ISAE-SUPAERO, je suis passé par l’INSA Rouen Normandie où j’ai obtenu un diplôme d’ingénieur en mathématiques appliquées et informatique en 2017. Après ça j’ai travaillé 2 ans et demi chez Capgemini DEMS en tant qu’Ingénieur en Performance Avion pour le compte d’Airbus. J’ai ensuite décidé de reprendre mes études pour retourner à mon ambition première d’évoluer dans le secteur du spatial.”

Tes meilleurs souvenirs de ton passage à l’INSA Rouen ?

“Au cours de mon passage à l’INSA Rouen, j’ai énormément appris, tant sur l’aspect technique qu’humain. C’est au cours de ces cinq années passées à l’INSA Rouen que j’ai fait mes armes et trouvé ce que je souhaitais faire de ma vie. La formation et la vie étudiante y sont riches et diversifiées, ce qui permet aux étudiants de s’y épanouir pleinement. Je m’y suis fait de nombreux amis qui m’ont aidé à avancer et je suis aujourd’hui très fier de faire partie des anciens étudiants du Groupe INSA. ”

L’apport de ta formation Génie Mathématique à l’INSA Rouen ?

“La formation Génie Mathématique à l’INSA Rouen m’a permis d’acquérir de solides connaissances en Mathématiques Appliquées et en Informatique afin d’être capable de mettre immédiatement en application ces connaissances. Les professeurs y sont particulièrement ouverts aux initiatives des étudiants et à l’écoute. Cette ouverture m’a permis de travailler sur 2 projets de recherche de mon choix : Un premier projet d’étude de nouvelles techniques de calcul sur un GPU (Carte Graphique à la capacité de calcul très performante) dont disposait le LMI (via le projet M2NUM, Région et Europe) et un second sur l’étude de paramètres orbitaux d’objet du système solaire. C’est cette liberté sur le choix des projets m’a permis d’accéder à un stage de recherche en Astrophysique à l’Observatoire de Paris, ma première véritable expérience dans le secteur du spatial. ”

Ce qui t’a motivé à participer à l’aventure ?

“Si j’ai choisi de reprendre mes études dans le spatial, c’est que j’avais très envie d’apprendre et je souhaitais profiter au maximum de cette année d’étude. C’est en grande partie pour cela que je voulais m’impliquer dans de grands projets, découvrir un autre aspect que l’aspect technique du métier, rencontrer beaucoup d’acteurs de l’industrie spatiale.”

Ce qui te passionne ?

“Bien évidement, je suis passionné par l’exploration spatiale et l’astrophysique. Je trouve fascinant ce que les femmes et les hommes ont réussi à comprendre de l’Univers par de simples observations et la force de leur esprit. Je suis également admiratif du chemin parcouru par les ingénieurs et scientifiques depuis le lancement du premier satellite artificiel en 1957. Enfin, je suis tout particulièrement intéressé par l’aspect géopolitique de l’exploration spatiale, aspect qui a poussé des nations entières à dépasser les limites du possible.”

Ce qui te touche et est important pour toi ?

“La thématique du projet me tient aussi beaucoup à cœur car je me sens particulièrement concerné par la gestion des débris spatiaux et l'environnement spatial. En effet, les années à venir promettent une croissance exponentielle du nombre de satellites en orbite autour de la Terre avec la naissance des méga-constellations et le nombre croissant de pays capables de mettre des satellites en orbite. Le revers de la médaille est le nombre croissant de débris spatiaux qui polluent notre environnement spatial. Cela pourrait compromettre notre accès à l’espace, c’est pourquoi il est extrêmement important que nous nous y intéressions et de travailler sur ces thématiques afin de ne pas reproduire les erreurs que nous continuons de faire sur Terre.”

 

Connaissant parfaitement ces deux anciens GM (pour les avoir suivis en projet GM4 et PFE) et afin de soutenir ce projet remarquable, C. Gout a souhaité que le Laboratoire de Mathématiques de l’INSA Rouen Normandie (LMI) devienne, via un parrainage financé par  un contrat de recherche partenariale du LMI, l’un des sponsors de ce projet scientifique. La convention est en phase finale de rédaction et sera signée en avril. Le LMI et l’INSA Rouen Normandie seront donc partenaires (Gold bien sûr!) de ce projet.

 

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