Rôle clé dans James Webb
Le télescope spatial James Webb a été lancé avec succès le 25 décembre 2021 et a commencé à transmettre des images incroyables de notre univers quelques mois plus tard. Dans ce reportage, nous découvrons comment HENSOLDT - un leader des technologies spatiales - a joué un rôle clé dans le James Webb et comment cette expérience dans la résolution de défis complexes façonne les futures solutions spatiales pour ses clients.
L'importance de l'espace
L'espace joue un rôle essentiel dans notre vie. Les satellites et les engins spatiaux lancés depuis la Terre remplissent diverses missions, par exemple de recherche et d'exploration.
Il comprend également les télécommunications, l'observation de la terre et le positionnement global. Bien entendu, les activités spatiales jouent également un rôle dans la sécurité nationale.
L'héritage spatial depuis Apollo
Tout comme l'espace lui-même, l'expérience d'HENSOLDT dans ce domaine est vaste. L'entreprise tire parti de sa grande expérience en tant que fabricant de capteurs et de composants de pointe, notamment dans les domaines de l'optronique et du radar, pour répondre aux exigences extrêmes de l'espace, que ce soit dans l'espace lointain ou en orbite autour de la Terre.
"Nous sommes actifs dans de nombreux domaines de l'équipement et de l'instrumentation spatiaux", explique Kai Weidlich, responsable des technologies spatiales chez HENSOLDT Optronics. En fait, notre entreprise peut même faire remonter son héritage spatial aux missions américaines Apollo qui ont permis aux premiers hommes de se poser sur la lune, grâce à des photographies époustouflantes prises avec des caméras équipées d'optiques de Carl Zeiss Optronics, une entreprise patrimoniale de HENSOLDT.
Un certain nombre de satellites actuellement en orbite autour de la terre - que ce soit en orbite terrestre basse ou en orbite géosynchrone - ont à leur bord des composants radar et optoélectroniques avancés d'HENSOLDT. Il en va de même pour les engins spatiaux qui s'enfoncent dans l'espace dans le cadre de missions visant à mieux connaître notre système solaire et l'univers.
HENSOLDT fournit des éléments de capteurs pour la prochaine mission JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) de l'Agence spatiale européenne (ESA), notamment l'altimètre laser Ganymede (GALA). GALA, l'un des onze instruments scientifiques embarqués, sera en mesure de mesurer la topographie de Ganymède en orbitant autour de cette lune glacée, et pourrait même découvrir s'il y a du liquide sous la surface.
James Webb - une révolution dans l'observation de l'espace lointain
Un succès récent pour HENSOLDT - et une démonstration claire de son pedigree spatial et de sa capacité à répondre avec succès à des défis complexes - est la participation à la mission phare du télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA.
Le JWST est un "observatoire infrarouge en orbite", selon la NASA, qui offre une plus grande couverture de longueurs d'onde et une sensibilité beaucoup plus élevée que le télescope Hubble, qui a maintenant plus de 30 ans. La couverture plus étendue des longueurs d'onde permet aux astronomes d'observer l'univers bien plus profondément, plus près du début des temps, lorsque les premières galaxies se sont formées.
Les astronomes disposent ainsi d'une machine à remonter le temps, qui leur permet de remonter des milliards d'années en arrière. Pour mener à bien sa mission, le JWST embarque quatre instruments, dont deux ont été développés et construits en Europe : MIRI et NIRSpec. Les cryomécanismes et les éléments optiques de division spectrale de ces instruments ont été conçus et fabriqués par la division optronique d'HENSOLDT.
MIRI peut détecter la lumière dans la gamme de longueurs d'onde de l'infrarouge moyen, entre 5 et 28 µm, ce qui permet à Webb de détecter la lumière qui a été "étirée" par l'espace du visible à l'infrarouge, ainsi que d'observer les objets spatiaux obscurcis par la poussière cosmique.
NIRSpec est le "cheval de bataille" de Webb et permet de disperser la lumière dans différentes longueurs d'onde, ce qui est une première pour un télescope spatial. Cela permet aux scientifiques non seulement de collecter des images, mais aussi de découvrir la composition chimique des étoiles et la manière dont elles se sont formées.
Une grande fiabilité est essentielle pour les missions spatiales
De nombreux éléments matériels critiques à bord du JWST ont volé pour la première fois dans l'espace, ce qui a posé un certain nombre de défis d'ingénierie technique aux équipes concernées. Cela a nécessité des niveaux très élevés de fiabilité et de garantie de performance pour chaque élément de l'instrumentation.
Toute défaillance dans l'espace, aussi minime soit-elle, peut compromettre l'ensemble d'une mission et entraîner la perte de milliards d'euros d'investissement. Les mécanismes de l'instrumentation d'un satellite représentent un point de défaillance unique (SPF) qui peut avoir un impact en chaîne, et il y a généralement de nombreux SPF sur un vaisseau spatial.
La fiabilité est tout aussi importante pour les engins spatiaux utilisés pour l'exploration de l'espace lointain, où ils opèrent loin dans le système solaire pendant plusieurs années et où il n'est pas possible de s'arrêter rapidement pour effectuer des réparations !
Des agences telles que la NASA et l'ESA ont mis en place des normes strictes pour s'assurer que les technologies spatiales sont sûres, fiables et fonctionnent comme elles le devraient. Ces normes sont similaires - mais encore plus strictes - aux normes militaires, un domaine dans lequel HENSOLDT possède également de nombreuses années d'expérience, tant pour les capteurs radar que pour les capteurs optiques. Tous les satellites équipés de capteurs HENSOLDT ont fonctionné sans faille et sans défaillance, dans certains cas bien au-delà de la durée de vie initialement prévue des systèmes, tels que TerraSAR ou TANDEM-X.
Survivre à des conditions spatiales extrêmes
Les normes techniques spatiales sont essentielles pour garantir que les équipements fonctionnent comme il se doit dans les environnements les plus extrêmes. Ces environnements extrêmes commencent sur terre lorsqu'une fusée lance une charge utile hors de l'atmosphère et dans l'espace ; les forces g exercées sur l'équipement dépassent tout ce que l'on peut connaître sur terre.
Et les contraintes subies par les équipements ne s'arrêtent pas une fois que le satellite est en orbite : les températures chutent jusqu'à -270 degrés Celsius et les équipements subissent également des perturbations telles que des éruptions solaires ou des éjections de masse coronale en provenance du soleil. Plus loin dans l'espace, les planètes elles-mêmes peuvent également perturber le fonctionnement des équipements. Lors de la mission JUICE de l'ESA, par exemple, l'équipement à bord doit être protégé car le satellite traversera une ceinture de radiations intenses, résultat du puissant champ magnétique de Jupiter.
Le succès du JWST et les résultats fantastiques déjà obtenus par l'instrumentation embarquée démontrent clairement que HENSOLDT a relevé avec succès bon nombre de ces défis techniques.
HENSOLDT est avant tout un fournisseur de solutions, que ce soit sur terre ou dans l'espace, et son expérience en tant que fournisseur de capteurs est directement applicable aux applications spatiales. Il est primordial de s'assurer que les clients disposent de la bonne solution - utilisant une gamme de technologies - pour relever leurs défis.
"C'est pourquoi HENSOLDT a progressivement évolué d'une activité de composants à une activité de sous-ensembles et d'instruments, et peut désormais répondre à toute demande d'application ou de capacité particulière."
Kai Weidlich Responsable des technologies spatiales chez HENSOLDT Optronics
C'est là que l'expérience compte et qu'il est essentiel de comprendre comment les équipements fonctionnent et s'intègrent dans un système plus large, surtout lorsqu'un seul produit est construit pour le lancement. Il arrive souvent que la conception initiale d'un élément de technologie spatiale soit très proche de la conception finale, ce qui est essentiel pour des projets complexes tels que le JWST ou JUICE.
Cela est possible grâce à l'utilisation de composants éprouvés et de technologies de conception modernes telles que les jumeaux numériques. Ces derniers simulent non seulement les performances des instruments et des assemblages, mais aussi leur fonctionnement dans des conditions de lancement exigeantes et lors d'opérations dans l'espace.
"Au fil des ans, HENSOLDT a appris que pour réussir dans l'espace, il faut penser les systèmes et les instruments comme un tout", a déclaré M. Weidlich. "Nous avons étendu nos capacités en matière d'ingénierie mécanique de haute précision, de conception et d'ingénierie optique et radar, ainsi que d'électronique et de logiciel, afin de les combiner pour en faire des instruments.
HENSOLDT s'efforce de fournir à ses clients une solution globale qui leur permette de relever des défis spécifiques. Le succès de la participation de HENSOLDT à des projets spatiaux de grande envergure et très complexes, tels que le télescope spatial James Webb, a prouvé sa crédibilité en tant que fournisseur de premier plan de capteurs spatiaux.
En s'appuyant sur cette expérience significative, les experts d'HENSOLDT sont en mesure de travailler avec les clients sur ce qui est faisable en termes d'ambition technique, de délais et de budget, puis de s'associer avec eux pour concevoir et fabriquer des solutions de pointe qui répondent à des normes élevées dans les environnements extrêmes de l'espace.