Foire aux questions – Laboratoire David-Florida

Le laboratoire David Florida (LDF) est un centre canadien de calibre international destiné à l'assemblage, à l'intégration et à la mise à l'essai d'engins spatiaux et qui est exploité par l'Agence spatiale canadienne (ASC). Moyennant des frais de service, le LDF met à la disposition des gouvernements et de l'industrie des salles spécialisées, de l'équipement et le personnel de soutien nécessaires pour assembler des engins spatiaux, leurs sous-systèmes et leurs composantes majeures et en vérifier la viabilité spatiale. Les installations comprennent des équipements d'essais sous vide thermique et d'équilibrage thermique, d'essais aux vibrations, d'analyse modale, d'essais en radiofréquences et de mesure des propriétés de masse. Le laboratoire est l'une des rares installations de ce genre dans le monde capable de simuler l'énorme stress et les températures extrêmes associés au lancement de la navette et au vol spatial.

1. Qui est David Florida?

David Florida est l'un des premiers pionniers de la recherche spatiale au Canada. M. Florida était directeur du Laboratoire national de télécommunications spatiales et directeur du programme ISIS (International Satellites for Ionospheric Studies). De plus, juste avant sa mort en 1971, il fut nommé directeur du programme intitulé Satellite technologique de télécommunications (CTS), ou HERMES.

2. Quand fut construit le LDF?

Le LDF a été officiellement inauguré le 29 septembre 1972.

3. Où est situé le LDF?

Le LDF se trouve au 3701 Avenue Carling, bâtiment 65, Ottawa, Ontario. Le laboratoire partage un terrain avec deux autres services gouvernementaux à Shirleys Bay, à l’ouest d’Ottawa : Industrie Canada (Centre de recherches sur les communications) et la Défense nationale (Recherche et développement pour la défense Canada, ou RDDC – Ottawa).

4. Quel fut le premier satellite à être testé au LDF?

Le premier satellite à avoir été testé au LDF fut un projet conjoint Canada/États-Unis : le Satellite de technologies de télécommunications (CTS), ou HERMES, qui fut lancé en janvier 1976. Pour ce qui concerne le programme HERMES, le LDF ne disposait que des installations permettant la mise à l'essai des composantes et des sous-systèmes du satellite. La mise à l'essai complète de l'engin spatial a eu lieu aux États-Unis.

5. Quel fut le deuxième projet spatial majeur du LDF?

Le deuxième projet spatial d'envergure du LDF fut la contribution du Canada au programme américain de la navette spatiale, c'est-à-dire le télémanipulateur robotique de la navette (ou CANADARM). La mise à l'essai du CANADARM a débuté en 1977, et elle se poursuit encore aujourd'hui. Les composantes du CANADARM (c'est-à-dire les sous-systèmes des articulations du poignet, de l'épaule et du coude, les effecteurs et plusieurs boîtes noires) ont été soumises à une série complète d'essais de qualification sous vide thermique, d'essais aux vibrations et de compatibilité électromagnétique aux fins d'acceptation et de spatioqualification.

6. Le LDF évolue-t-il au même rythme que l'industrie spatiale?

Oui. Le LDF est en constante évolution afin de répondre aux nouvelles exigences en matière d'assemblage, d'intégration et d'essai de satellites et de leurs composantes. Le premier agrandissement du LDF a eu lieu au cours de l'année financière 1979-1980 dans le cadre d'une nouvelle politique gouvernementale visant la mise au point d'installations de première qualité au Canada pour la conception, l'assemblage et la mise à l'essai de systèmes satellitaires complets. Lors de ce premier agrandissement, on a ajouté de nouveaux halls d'intégration, des aires d'entreposage ainsi qu'un nouveau grand caisson sous vide thermique, un nouvel excitateur et une grande salle anéchoïde. Cet agrandissement a permis au LDF d'effectuer des essais d'intégration et de qualification sur la nouvelle génération de satellites, conçus pour être lancés à bord de la navette américaine ou de lanceurs américains ou européens non réutilisables.

Le LDF est en constante évolution et il est favorablement positionné pour répondre aux besoins de ses clients, quels qu'ils soient. Pour en savoir plus, veuillez consulter la page portant sur les caractéristiques des installations du LDF.

7. Quel fut le premier satellite à être testé à la suite des premières grandes améliorations apportées au LDF?

Immédiatement après la certification du Laboratoire, les nouvelles installations ont été utilisées pour l'intégration partielle du satellite ANIK-C2 et sa mise à l'essai de qualification. Mais ce n'est qu'avec le programme ANIK-D que les installations ont réellement été mises à l'épreuve. Les satellites ANIK-D1 et ANIK-D2 ont subi des essais de qualification complets au LDF sur une période d'environ deux ans. Depuis ce temps, le LDF a été chargé de la réalisation des campagnes d'essais visant tous les programmes satellitaires importants du Canada, dont ANIK-E, MSAT-1, MSAT-2, RADARSAT-1 et RADARSAT-2.

8. Quels programmes satellitaires étrangers ont utilisé les installations du LDF?

Le LDF a joué un rôle clé dans l'obtention, par Spar Aérospatiale, de son premier contrat international majeur visant un système de télécommunications par satellite. Ce contrat portait sur la conception, la construction et la mise au banc d'essai de deux satellites de télécommunications et d'équipements au sol connexe pour le Brésil. Les satellites BRASILSAT S1 et S2 ont été entièrement intégrés et ont subi tous les tests en environnement au LDF. Le LDF a également été choisi pour l'assemblage final et la majorité des essais de qualification du programme de grand satellite de l'Agence spatiale européenne, OLYMPUS. Parce que OLYMPUS était un satellite novateur (le premier en son genre dans le monde), on a dû tester, en plus du modèle de vol, deux autres modèles de qualification : un modèle structural et un modèle thermique. La mise à l'essai des modèles structural et thermique a débuté en 1985 et les essais du modèle de vol, en 1987. L'engin a finalement été lancé en 1989. Les services et les installations du LDF ont également été sollicités dans le cadre d'autres programmes étrangers, dont Indostar, Optus C, BSAT 2A, 2B et 2C et CMBstar et pour la mise à l'essai de nombreux sous-systèmes d'autres satellites internationaux.

9. Quels furent les préparatifs nécessaires pour accueillir les essais d'OLYMPUS?

Pour pouvoir accueillir convenablement cette nouvelle génération de satellites plus imposants, le LDF a dû agrandir ses installations et ajouter un autre hall d'intégration ainsi qu'une aire d'entreposage. Ce nouveau hall était deux fois plus grand que ceux existant et mesurait 1 100 m2. De plus, des améliorations ont été apportées au LDF dans les domaines des services d'analyse, de mesure des propriétés de masse, d'essais aux infrarouges et d'analyse modale.

10. Quel est le dernier satellite à avoir été testé au LDF?

Le LDF a terminé l'intégration et la campagne d'essais de qualification de M3MSat (le Microsatellite de surveillance maritime et de messagerie), un satellite de démonstration technologique qui permettra d'établir l'utilité d'avoir dans l'espace un système d'identification automatique (SIA) des signaux de bateaux dans le but de mieux gérer le transport maritime dans les eaux canadiennes. M3MSat a été lancé en 2016.

11. Quels sont les prochains programmes devant subir des essais de qualification au LDF?

Tous les programmes spatiaux majeurs du Canada sont censés subir d’être qualifié au LDF, notamment la Mission de la Constellation RADARSAT. De plus, plusieurs programmes étrangers sont également en négociation avec le LDF.

12. Qu'est-ce qu'un essai sous vide thermique?

Les essais sous vide thermique, ou simulation spatiale, réfèrent à la technique utilisée pour simuler et recréer les extrêmes de températures et les conditions de vide rencontrées dans l'espace. Ces essais sont effectués à l'aide d'un système de pressurisation muni de coiffes thermiques et d'un système à vide. La coiffe est submergée d'azote liquide pour obtenir l'effet de froid extrême. En alternance, on simule les grandes chaleurs à l'aide d'une série de lampes infrarouges. L'air à l'intérieur du caisson est d'abord évacué à l'aide d'un système conventionnel de pompes mécaniques, puis on active un système cryogénique qui permet de créer le vide nécessaire pour simuler les conditions spatiales.

13. Quelles températures et quelle pression peut-on atteindre dans un caisson sous vide thermique?

Les températures atteintes dans un caisson sous vide thermique vont de -186 °C à 150 °C. Des températures encore plus extrêmes peuvent être atteintes dans les caissons uniquement thermiques.

La pression atteinte dans les caissons sous vide thermique peut varier grandement selon les types de systèmes utilisés. Au LDF, une pression de 10-7 torr peut facilement être atteinte.

14. Pourquoi les essais aux vibrations sont-ils importants?

Lors du lancement, le satellite, peu importe qu'il soit lancé à bord d'un lanceur non réutilisable ou de la navette spatiale américaine, est soumis à d'énormes vibrations. C'est pourquoi il est essentiel de s'assurer que le satellite peut résister aux vibrations du véhicule spatial et aux effets multiplicateurs de gravité causés par l'accélération extrême durant le lancement.

15. Qu'est-ce qu'une salle anéchoïde?

Le terme « anéchoïde » signifie sans réverbération. Une salle anéchoïde est donc une salle qui présente un très bas taux de réfléchissement ou de réverbération d'une vaste de gamme de fréquences, dont les radiofréquences et les hyperfréquences.

16. Comment fonctionne une salle anéchoïde?

Une salle anéchoïde absorbe les hyperfréquences parasites. Au LDF, les murs de ces salles sont recouverts d'une paroi absorbant les hyperfréquences qui est composée de pics en styromousse imprégnée de particules de carbone et de graphite. Toute forme d'énergie extérieure entrant en contact avec le matériau absorbant est transformée en chaleur, laquelle est ensuite dissipée à même le matériau, empêchant toute réflexion (ou réverbération) vers l'objet testé.

17. Hormis les essais sous vide thermique, aux vibrations et en radiofréquences, quels autres types d'essais en environnement un satellite peut-il subir dans le cadre d'un programme de certification?

Les autres tests de certification consistent surtout en des mesures de propriétés de masse, des tests de déploiement et des tests acoustiques. Le système vertical de mesure du LDF (VAMS) sert à effectuer des mesures de propriétés de masse, notamment le moment d'inertie, le produit d'inertie, le centre de gravité et la masse. Les tests de déploiement des différents appendices des engins spatiaux sont effectués surtout dans le hall d'intégration no 3. Le LDF dispose de plusieurs types de mâts et ancrages de déploiement pour accomplir ces tâches délicates. Malgré le fait que le LDF ne dispose pas des installations nécessaires à la reproduction des effets des vibrations acoustiques sur les engins spatiaux, le personnel du laboratoire a accès et participe activement à ces tests aux installations aéroacoustiques du Centre national de recherches du Canada.

18. Combien d'entreprises et d'organismes canadiens ont eu recours aux services et aux installations du LDF?

Au fil des ans, plusieurs centaines d'entreprises et d'organismes canadiens ont tiré profit des services et des installations du LDF. Bien que bon nombre de ces utilisateurs soient des utilisateurs fréquents, la liste des clients du LDF s'allonge d'année en année

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