Histoires à succès

Une société canadienne met les satellites à l'abri du soleil

Un système d'alarme en cas d'éruption solaire

Les matériaux diélectriques sont couramment utilisés dans la conception des astronefs, d'une part à l'extérieur, par exemple pour les cellules solaires, les composantes optiques, les isolants thermiques, et d'autre part à l'intérieur, pour les cartes de circuits imprimés. Il est impossible de ne pas utiliser de matériaux diélectriques lorsqu'on construit un astronef.

La présence de particules à haute énergie dans l'espace est un phénomène naturel. Le Soleil est un corps actif ayant continuellement des éruptions. Chaque éruption solaire libère dans l'espace des particules à haute énergie et les aéronefs en orbite y sont exposés.

Les particules à haute énergie libérées dans l'espace lors d'éruptions solaires peuvent pénétrer dans un aéronef et laisser dans les matériaux diélectriques une charge électrique. Ce phénomène, appelé « chargement profond », peut perturber le fonctionnement des instruments d'un satellite, voire provoquer une panne catastrophique des systèmes.

Étant donné qu'il est impossible de prévenir les éruptions solaires, ces particules à haute énergie représentent une menace constante. Toutefois, une entreprise canadienne, DPL Science, a mis au point un système permettant de sonner l'alarme lorsqu'un épisode de chargement profond est imminent, permettant ainsi aux opérateurs de satellites de réagir rapidement afin d'éviter tout dommage au satellite.

Le moniteur de DPL relève le défi

Pour résoudre le problème, DPL Science, une entreprise de Montréal, a conçu un détecteur de chargement profond des matériaux diélectriques. En vertu de son Programme de développement des technologies spatiales (PDTS), l'Agence spatiale canadienne (ASC) a contribué à l'effort. Elle a conclu un contrat de 600 000 $ avec DPL, tandis que l'entreprise a déboursé 1,2 M$ pour la réalisation du projet.

La taille du dispositif d'alerte précoce correspond à peu près à celle d'un roman de poche. Ce dispositif est composé d'un module électronique et d'un support témoin. Le détecteur de chargement est monté de telle façon que le module électronique est situé dans la structure même d'un astronef, tandis que le support témoin – qui contient un échantillon de matériau diélectrique – est directement exposé à l'espace.

Le module électronique du détecteur de chargement surveille continuellement l'échantillon de matériau diélectrique, à l'affût de signes précoces d'une décharge diélectrique. Si la charge du témoin diélectrique s'approche du seuil de tension de claquage, le détecteur de chargement avertit immédiatement l'opérateur du satellite. Ce dernier peut alors prendre des mesures préventives, par exemple éteindre temporairement les instruments particulièrement sensibles, allumer les éléments chauffants à proximité de l'endroit de la panne, ou retarder certaines fonctions opérationnelles de l'astronef.

Le détecteur va faire ses débuts dans l'espace

Le détecteur de chargement devrait faire ses débuts dans l'espace à bord du microsatellite de démonstration M3MSat (Maritime Monitoring and Messaging Micro-Satellite). Ce microsatellite, conçu au départ pour retracer et identifier les bateaux en mer, devrait être lancé en orbite terrestre basse (low Earth orbit – LEO) en 2012. En comparant les données recueillies par l'appareil à des modèles mathématiques et à des mesures faites au sol, les ingénieurs de DPL pensent pouvoir établir un historique de vol pour le détecteur de chargement, et rassembler de précieuses données scientifiques pour les applications de satellites LEO.

En bref, grâce à la surveillance continue du chargement profond des matériaux diélectriques dans l'espace, les opérateurs de satellites peuvent prendre des mesures préventives. Mais le détecteur de chargement a d'autres retombées intéressantes sur Terre. Par exemple, il peut servir à tester la résistance de matériaux terrestres et spatiaux à des orages solaires simulés en laboratoire. Ceci peut donner aux concepteurs et constructeurs de satellites des données inestimables sur le comportement des matériaux et les aider à perfectionner les prochaines générations de satellites.

Un laboratoire unique en son genre au Canada

Bien que le détecteur de chargement doive encore faire ses preuves dans l'espace, il a déjà laissé sur Terre une marque indélébile de son succès. En effet, dans le cadre du projet, DPL Science a construit un laboratoire servant à tester le chargement des astronefs sous vide thermique. Ceci permet de mettre à l'épreuve les matériaux soumis au chargement profond. Dans ce laboratoire unique en son genre au Canada – et l'un des rares dans le monde – il est possible de simuler les conditions énergétiques que l'on retrouve dans l'espace. Ainsi, les scientifiques canadiens peuvent faire au sol des tests sur des matériaux d'astronefs pour évaluer leur résistance au chargement profond.

Maintenant qu'elle a mis au point le détecteur de chargement profond de matériaux diélectriques, DPL est encore mieux placée pour se tailler une place dans l'industrie de l'aérospatial. C'est une réalisation extraordinaire pour une petite entreprise dirigée par deux ingénieurs canadiens hautement qualifiés. L'entreprise a maintenant à son actif une nouvelle expertise, de nouvelles installations et une capacité bien accrue!