La recherche spatiale innovante des étudiants suisses

En construisant et en lançant une fusée hybride, des étudiants suisses ont réalisé un projet extrêmement difficile. 

Les projets pratiques des universités suisses sont souvent impressionnants et avant-gardistes. Bien entendu, item se fait un plaisir de favoriser l’esprit pionnier et inventif des jeunes : En effet, des étudiants suisses ont déjà utilisé nos composants avec succès pour le développement d’un robot sismique, d’un robot de désherbage et d’un robot de chantier potentiellement utilisable dans l’espace. Un nouveau projet fascinant dans le domaine de la recherche spatiale est actuellement mené par l’initiative spatiale académique suisse (ARIS). Cette association a été fondée par 15 étudiants de l’école polytechnique ETH Zurich et compte désormais un total de 150 étudiants de différentes universités et filières d’études. Le slogan d’ARIS est « Space to grow ». « Nous ne regardons pas ce que les personnes savent déjà faire mais nous nous intéressons à ce qu’elles apprennent et comment elles souhaitent évoluer sur le plan intellectuel » explique Xeno Meienberg, chef de projet ARIS et étudiant en master de construction mécanique à l’ETH Zurich. Le but du nouveau projet : développer une fusée hybride pour le lancement et le suivi de laquelle on utilise des profilés issus du système de construction modulaire MB d’item.

La recherche spatiale en Suisse : une fusée hybride pour atteindre l’apesanteur

Le développement de la fusée hybride est mis en œuvre par 50 étudiants dans le cadre du projet de recherche spatiale PICCARD. Le projet doit son appellation au scientifique suisse Auguste Piccard qui a réussi le premier vol stratosphérique en 1931. Il s’agit de transporter à l’aide de la fusée longue de six mètres et pesant plus de 100 kg une charge utile jusqu’à une altitude d’environ 9,6 km afin d’y mener une expérience scientifique. « Notre charge utile est un appareil acoustique qui peut faire flotter un petit objet à l’aide des ondes acoustiques » précise Xeno Meienberg. « Nous aimerions savoir si le procédé fonctionne sous l’effet des forces g élevées au lancement de la fusée – et ensuite en microgravité, dès que la fusée a atteint son plus haut niveau ». A ce moment là, l’expérience pourrait avoir lieu en apesanteur.

Nous disposons d’une équipe tout à fait pluridisciplinaire. Cela permet aux étudiants d’un certain cursus d’apprendre à collaborer avec des personnes issues d’autres disciplines .

Le projet PICCARD réunit des ingénieurs en construction mécanique, des ingénieurs électriques, des physiciens, des mathématiciens et des étudiants en économie. « Nous disposons d’une équipe tout à fait pluridisciplinaire. Cela permet aux étudiants d’un certain cursus d’apprendre à collaborer avec des personnes issues d’autres disciplines » souligne M. Meienberg. Dans le cadre du projet parallèle DAEDALUS, six étudiants se consacrent exclusivement au développement du système de propulsion de la fusée. Au lieu d’un carburant solide, plusieurs phases de combustibles et d’oxydants sont utilisées sur une fusée hybride. « En tant de substance combustible, nous utilisons un simple mélange de sucre (sorbitol), de paraffine et d’aluminium » explique le chef de projet. « De l’oxygène est également nécessaire, du protoxyde d’azote dans notre cas ». Etant donné qu’en combinaison les substances pourraient donner lieu à un mélange non sans danger, le protoxyde d’azote est stocké séparément du combustible dans un réservoir sous pression. De ce fait, la fusée PICCARD devient très sûre.

Un cadre en technique de profilés pour une station de ravitaillement à distance et un tracker de fusée

Pour le lancement, il faut ravitailler la fusée hybride en protoxyde d’azote. Afin de protéger toutes les personnes impliquées, les étudiants ont créé une structure spéciale qui permet de ravitailler la fusée à distance. « Pour le lancement, cette station de ravitaillement à distance est placée à côté de la fusée. La commande électronique est réalisée à distance » précise Xeno Meienberg. Cette création originale contribue largement à la sécurité du lancement de la fusée. Le cadre de la structure haute de deux mètres et large d’environ 1,50 m est entièrement réalisé en profilés d’item. « C’est la première fois que nous travaillons avec item, et nous nous sommes intéressés au système de construction modulaire MB parce que les participants d’autres projets de l’ETH Zurich nous en ont dit beaucoup de bien. Avec nous aussi, la coopération était optimale » constate M. Meienberg. La conception était assurée à l’aide d’item Engineeringtool dont l’utilisation intuitive et les fonctions intelligentes ont fait la joie des ingénieurs de l’équipe.

Les profilés item sont très solides. Nous lançons des fusées à différents endroits, comme dans le désert ou dans les montagnes suisses, où cette stabilité est indispensable .

Afin de suivre la fusée hybride, un « rocket tracker » est positionné à 500 m au moment du lancement. « A bord de la fusée se trouve un appareil de suivi qui fournit des données sur l’emplacement actuel de la fusée » raconte Xeno Meienberg. Le dispositif de suivi, haut de 1,90 m, reçoit le signal émanant de cet appareil. Les profilés item ont également servi au cadre du caisson du tracker avec les dimensions 30 x 30 x 40 cm. A l’aide d’un deuxième tracker, il est possible de connaître le comportement de la fusée dans l’espace tridimensionnel. Ce sont notamment les propriétés matérielles des profilés robustes qui ont impressionné l’équipe : « Ils sont très solides. Nous lançons des fusées à différents endroits – par exemple dans le désert ou dans les montagnes suisses. Cette stabilité est donc indispensable » selon M. Meienberg. La modularité est également un facteur décisif : « Lorsque le projet est terminé, on peut simplement réutiliser les profiles » confie-t-il encore. « On peut faire évoluer ces structures à l’infini, les compléter ou les modifier. C’est bien pratique pour nos applications – et c’est une approche durable ».

L’esprit de compétition des jeunes talents de la recherche spatiale

Dans le domaine de la recherche spatiale, il existe une scène internationale de jeunes talents très vivante. De nombreux concours sont l’occasion pour les étudiants d’affronter d’autres équipes. A l’occasion de la Spaceport America Cup, l’équipe PICCARD a présenté sa fusée hybride au mois de juin. En raison de la pandémie du coronavirus, ce concours américain n’a eu lieu que sous forme virtuelle. Enfin, pour le mois d’octobre 2021, la participation à la deuxième édition du European Rocketry Challenge (EuRoc) au Portugal est prévue. A l’avenir, une coopération à long terme avec item est envisagée – et pas seulement pour les projets de fusée. « A partir de l’automne prochain, nous allons travailler par exemple sur un appareil d’installation de panneaux solaires. Il s’agit d’une sorte de robot qui peut poser des panneaux solaires sur une autre planète, de façon entièrement autonome » explique Xeno Meienberg.

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