Prototypages avec DOCKS

DOCKS est un agrégateur de modules de calculs, tous gratuits et validés, pour la production de scénarios de missions spatiales. DOCKS est adapté aux missions en espace interplanétaire, en contexte de croisière ou pour des opérations à proximité d’un corps complexe (un astéroïde double, par exemple).

Edition 11/2018 : Les modules de DOCKS seront mis en ligne progressivement. Une version Beta du module "Propagator" de DOCKS sort ces jours-ci (**). Abonnez-vous en pied de page pour être informé des prochaines mises en ligne de DOCKS

Les fonctions de DOCKS sont résumées ci-dessous. Une notice d’installation README est fournie pour installation ciblée sur Ubuntu (par exemple une machine virtuelle Linux Ubuntu (Tutoriel***) dans un ordinateur Windows, Mac ou Linux), mais une installation sous MS-Windows est également décrite. Nous mettons aussi un place un support à l’adresse docks.contact (at) obspm.fr . DOCKS est développé en python et devrait être compatible avec tous les systèmes d’exploitation. De plus, DOCKS sera ouvert à la communauté open source en licence GPL. Des librairies de plusieurs origines sont incluses (*) : Numpy, AstroPy, Poliastro, PyQuaternion, Quaternion, AstroQuery et pyKEP.

Fonctions générales de DOCKS :

  • fabrication d’un scenario de mission pour visualisations 3D dans VTS, logiciel gratuit du CNES
  • lancement de modules spécialisés (ci-dessous, stand-alone) et actualisation associée du scenario VTS
  • production des sorties au standard CCSDS-CIC / VTS
  • lancement possible de STELA (propagateur gratuit du CNES pour orbites terrestres)

Modules de DOCKS qui seront mis en ligne progressivement :

  • Propagator Deep Space : Générer une éphéméride de trajectoire en ICRS ou Ecplitique vraie propagée depuis des conditions initiales par méthode RK4 (intervalles de temps constants) ou par méthode RKF45 (intervalles adaptés aux courbures de la trajectoire). Ce module (**) accepte vos propres modèles gravitationnels complexes pour produire, par exemple, des trajectoires à proximité d’astéroïdes non sphériques.
  • Quaternion Offset : convertir une éphéméride de quaternions dans un repère par rotation fixe vers un autre repère, par exemple passer dans le repère d’un instrument à partir des quaternions de la plateforme.
  • Easy Quaternions : Générer une éphéméride de quaternions simples pour pointage inertiel, rotation uniforme ou poursuite de station sol
  • Easy Trajectory : Générer une éphéméride de positions pour une orbite Keplerienne produite en ICRS planéto-centrique ou dans un autre repère standard (SSB-centrique ou Héliocentrique, ICRS ou Ecliptique vraie).
  • Intervisibility : Générer une éphéméride sur l’intervisibilité avec une cible terrestre (élévation sur l’horizon, éclipses) et l’atténuation de propagation (hors gains d’antennes et d’atmosphère)
  • Electric Power System : Générer une éphéméride de la puissance à bord pour un scénario de mission avec des modèles de batteries, panneaux solaires et consommation des systèmes.

Vous pouvez télécharger le module "Propagator" de DOCKS sur GitLab, v 3.2.0 ici.

Vous pouvez déjà participer au développement de DOCKS en testant et en nous transmettant vos avis : bug, suggestion, benchmark & tests. Pour les plus experts, le code est ouvert et vous pouvez nous proposer des améliorations.

(*) Contributeurs : nous remercions les auteurs des librairies python Numpy, AstroPy, Poliastro, PyQuaternion, Quaternion et AstroQuery, de Celestia, ainsi que les auteurs de VTS et STELA au CNES et de pyKEP à l’ESA et dans les laboratoires partenaires. Les contributeurs directs à DOCKS sont les suivants à ce jour Audrey Porquet, Hao-Chih Jim Lin, Thomas Gascard, Nima Traore, Zacharie Barrou-Dumont, Guillaume Thebault, Nicolas Bochard, Edouard Leicht, Florian Jousseaume, Gary Quinsac, Laëtitia Lebec, Sébastien Durand, coordination par Sébastien Durand et Boris Segret.

(**) Propagateur deep space en Beta-Release : validation encore partielle. Dans certains cas non Képlériens (N-corps) des dérives non expliquées sont observées sur le moyen terme (plusieurs mois). Attention, l’emploi de Modèles Gravitationnels Complexes (CGM) n’est pas entièrement validé car il dépend de chaque auteur de CGM. Les repères non inertiels utilisables sont limités, le SSB ICRS est privilégié. Enfin, un modèle simplifié de pression de radiation solaire est inclus, modifiable depuis le code seulement et non depuis l’interface utilisateur.

(***) Un Tutoriel est disponible ici en anglais pour installer une machine virtuelle Ubuntu dans un ordinateur MS-Windows si vous n’êtes pas familier. Ce tutoriel est fourni tel quel pour votre convenance, sans garantie et sans support.



Salle PROMESS

PROMESS est une salle à double utilisation, en pédagogie ou en ingénierie. Le sigle signifie "PROfils de Mission et Enseignements en Sciences Spatiales". Dans sa configuration pour les enseignements, PROMESS a été livrée à l’UFE à la rentrée 2016. Elle sert aussi depuis 2017 aux campagnes d’ingénierie concourante de C²ERES.

Dans cette configuration d’ingénierie, une équipe projet est invitée pour une campagne complète de 5 à 10 sessions d’une demi-journée, au rythme d’une session par quinzaine, afin d’approfondir les grandes options de la mission spatiale envisagée et leurs traductions sur les systèmes embarqués et au sol.

Deux vues de PROMESS lors d’une campagne pour BIRDY-1 en 2017 (g.à dr. : N.Bochard étudiant M1, G.Quinsac doctorant PSL, B.Segret animateur PROMESS, M.Agnan chef de projet)


Avec l’appui de l’équipe C²ERES, le chef de projet organise le planning des sessions en fonction de la phase du projet et de ses priorités. Les membres de l’équipe, chercheurs ou ingénieurs, sont alors guidés au cours des sessions : les points techniques sont examinés sur la base de modèles de dimensionnement, disponibles ou développés et affinés entre les sessions. Soit les outils génériques d’un profil de mission sont suffisants, la suite logicielle DOCKS de PROMESS est faite pour ça, soit des outils métiers sont mis en oeuvre sur les portables des participants. Les modèles sont organisés dans un Cloud commun pour capitalisation au sein de l’équipe et visualisation sous VTS (logiciel CNES).

Les sessions parcourent ainsi l’ensemble des composantes clés d’un projet de mission spatiale : le manifeste, les spécifications de haut niveau, les concepts d’opération, la décomposition en sous-systèmes, les budgets systèmes et l’analyse de risque. Le processus s’inspire du "modèle en SPIRALE" popularisé par le CDF de l’ESA comme fil conducteur des travaux.



TestPOD 3U

Un TestPOD permet de tester un CubeSat sous vibrations et sous chocs en vue de le qualifier pour un lancement fusée. Il permet aussi de s’assurer très tôt que le CubeSat respecte les tolérances de dimension du déployeur standard. Mais en plus de tout ça, notre TestPOD nous sert également pour les tests thermiques en cuve SimEnOm.

Notre TestPOD 3U est adapté à la qualification des CubeSats 1U, 2U et 3U. Il a été réalisé et offert par notre partenaire NCKU à Taïwan. Son originalité est d’avoir un système de rail interne quasi-dynamique (QDRS) qui rattrape le jeu de certains déployeurs (Nanoracks). Une plaque d’interface réalisée sur mesure permet de le fixer sur la table vibrante de la Plateforme d’Intégration et de Tests (PIT) à l’Observatoire de Saint-Quentin-en-Yvelines (OVSQ). D’autres plaques d’interfaces pourront être réalisées si besoin. Une campagne de tests à la PIT en 03/2017 a permis de caractériser en détails son comportement en vibrations.

Nous l’avons aussi utilisé pour les tests sous vide et en cyclages thermiques du modèle de vol de PICSAT, le nanosat soutenu par ESEP qui doit voler en 2017. Dans ce but une nouvelle plaque d’interface dédiée à la cuve SimEnom du LESIA a été réalisée, puis le TestPOD a été nettoyé, tous ses pas de vis "borgnes" ont été ouverts, le tout a ensuite été dégazé. Les tests ont duré jour et nuit pendant 6 jours en 08/2017, le CubeSat est ressorti en bonne santé et le TestPOD a été très apprécié !

Ainsi, le TestPOD est désormais opérationnel pour les CubeSats aussi bien en vibrations à la PIT qu’en vide thermique dans la cuve SimEnOm.



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