CENSUS

Prototypages avec DOCKS

Rashika Jain — 2022-01-28T15:35:21Z

DOCKS est une suite logicielle open-source, sous licence GPL v2 (*), pour faciliter la production d'un scénario de mission spatiale, en termes de trajectoires et stratégie de modes (pointage, puissance, données). Toutes les sorties sont compatibles du logiciel gratuit VTS (**) et peuvent être reformatées pour tout autre moteur graphique. DOCKS est adapté à de nombreux contextes, par exemple en croisière interplanétaire ou en opérations à proximité d'un corps complexe (un astéroïde double, par exemple).

Principales fonctions de l'Edition 05/2024 :

Gitlab sur nos propres serveurs : cliquez ou scannez le QR code "Code Now"
DOCKS Propagateur de trajectoires, version 6.5
DOCKS Calcul d'intervisibilités, version 4.3
Service à distance : glissez-déposez votre calcul sur notre serveur
(invisible pour vous mais stratégique) CI/CD

DOCKS Propagator. Vous préparez vos conditions initiales dans un fichier .yaml avec les options possibles suivantes : choix des corps du modèle dynamique, SRP avec conditions d'éclipse (ombre, pénombre), champs gravitationnels simples ou complexes (nativement par harmoniques sphériques, compatible d'autres modèles), matrices de rotation en format tabulé ou Spice, intégrateur parmi RKF4(5), RKF5(6), RKF7(8), IAS15 à pas fixes ou variables. Nous avons soigneusement comparé nos résultats avec l'état de l'art (GMAT, FreeFlyer, TUDat) et fournissons des conseils pour les meilleurs réglages. Le CPU a été amélioré et reste notre prochaine priorité. Attention : la propulsion continue est pour le moment désactivée.

Pour DOCKS Intervisibility, vous fournissez votre trajectoire de satellite et les objets en plus du Soleil qui sont à observer, donc possiblement occultés, ou ceux qui peuvent les occulter, de même que les stations sol (sur Terre, pour le moment). Vous obtenez alors les listes d'événements, vus par votre satellite, que sont les entrées et sorties d'éclipses et d'intervisibilités pour vos objets et vos stations sol. Le module a été soigneusement validé, notamment avec reproduction des événements vus par une sonde réelle (Venus Express / ESA).

Avec le Service à distance :, plus de soucis à télécharger et installer un logiciel scientifique. Vous glissez et déposez vos fichiers de configuration dans votre répertoire individuel sur notre serveur. Une notification vous est adressée quand le calcul est fini et vos fichiers disponibles dans votre répertoire. Comment essayer ? Envoyez un email à docks.contact avec "[server]" dans l'objet du message. En réponse, vous recevrez l'adresse de votre répertoire privé avec des instructions dans les fichiers README.

Qu'est-ce que le CI/CD ? Vous ne pouvez pas le voir mais c'est très connu dans le milieu du développement logiciel et, désormais, nous l'avons adopté pour DOCKS. "CI" signifie "intégration continue" : chaque fois que nous modifions DOCKS, une série de tests est effectuée pour s'assurer que les résultats sont pertinents, sans aucune régression par rapport à la dernière version. Toute nouvelle fonction conduit à ajouter de nouveaux tests dans la chaîne de production "CI", pour couvrir l'interface utilisateur ou les résultats scientifiques. "CD" signifie "déploiement continu" : en interne, quand nous jugeons qu'une nouvelle version est prête, nous la déployons à la fois dans le service à distance et dans le Gitlab public.

Vous pouvez vous aussi prendre part au développement de DOCKS, avec de nouvelles fonctions ou par vos preopres tests et vos opinions. Voici nos idées pour de futures versions :

Propulsion continue : réactiver la fonction dans DOCKS Propagator en association avec des stratégies de pointage et une validation à hauteur de l'état de l'art.
Exemples de modèles gravitationnels complexes pour DOCKS Propagator (e.g. modèles de distribution de masse).
Stratégies de pointage (la prochain version inclura un premier jeu de stratégies).
DOCKS EPS, pour le budget de puissance, est pour le moment désactivé et a besoin d'une validation poussée.
CONIC : 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).
DOCKS Intervisibility pourrait être augmenté avec des "modèles d'horizon", donc des élévations minimum qui dépendent de l'azimuth.
Une modélisation du voume de données à bord sera bienvenue, en combinaison avec des stratégies TT&C (redescente des données, gains d'antenne du satellite et des stations sol)
ADCS : ceci est une future fonction, critique et complexe, nous y travaillons déjà et pourrions avoir besoin d'aide.

Contributeurs : nous remercions les auteurs des librairies python Numpy, AstroPy, Poliastro, PyQuaternion, Quaternion, Spiceypy, Scipy et AstroQuery, de Celestia, ainsi que les auteurs de VTS et STELA au CNES, de pyKEP à l'ESA et de Spice à NAIF/JPL. Co-auteurs de DOCKS dans CENSUS : Audrey Porquet, Hao-Chih Jim Lin, Thomas Gascard, Nima Traore, Zacharie Barrou-Dumont, Guillaume Thebault, Nicolas Bochard, Florian Jousseaume, Aurore Boineau, Laëtitia Lebec, Claire Castell, Edouard Leicht, Gary Quinsac, Sébastien Durand, Janis Dalbins, Tim Glasius, Grégoire Henry, Thibault Delrieu, Julien Bouet, Harshul Sharma, Rashika Jain, Elias Mazmouz, Feliu Lacreu, Pedro da Fonseca, Thuy Linh La, Tomas Trindade Nunes, Guillaume Bachelier, Boris Segret.

(*) le texte de la licence GPL v2 est incluse avec le code. Les libraries de diverses origines sont également utilisées : Numpy, AstroPy, Poliastro, PyQuaternion, Quaternion, AstroQuery, pyKEP, Scipy and SpiceyPy.

(**) toutes les sorties respectent le format CCSDS utilisé par le logiciel de visualisation VTS, logiciel gratuit du CNES, qui inclut aussi le célèbre moteur graphique 3D CELSTIA.

BIRDY-T

Boris Segret — 2021-01-28T11:20:09Z

CENSUS a apporté un support au projet BIRDY-T de l'IMCCE depuis 2014 (fusion des projets QBDIM et BIRDY). Support proposé :

études de phase 0 de 2 concepts de mission (Cruise et ProxOps)
encadrement et co-encadrement de stages et doctorats
support en ingénierie et en management de projet pour un banc de test radio-fréquence
modélisation paramétrique de 2 profils de mission
campagnes d'ingénierie concourante sur notre plateau PROMESS

Contact : Daniel Hestroffer (IMCCE)
(site web non disponible)

CURE

Boris Segret — 2021-01-26T14:04:14Z

CENSUS a apporté un support au projet CURE du LESIA depuis 2018 :

modélisation du profil de mission (approche MBSE)
support à l'analyse de la couverture scientifique
campagnes d'ingénierie concourante

Contact : Vincent Coudé du Foresto
(site web non disponible)

CASSTOR

Boris Segret — 2021-01-26T14:04:10Z

CENSUS apporte un support au projet CASSTOR du LESIA depuis 2020 :

modélisation paramétrique du profil de mission (approche MBSE)
support en ingénierie système auprès de l'équipe projet pendant l'étude PASO du CNES
co-encadrement de stagaire

Contact : Coralie Neiner
(site web non disponible)

TERACUBE

Boris Segret — 2021-01-26T14:04:07Z

CENSUS a apporté un support au projet TERACUBE du LERMA depuis 2019. Support proposé :

hypothèses préliminaires pour une mission nanosatellite
co-encadrement de stage

Contact : Jeanne Treuttel (LERMA)
(site web non disponible)

NOIRE

Boris Segret — 2021-01-26T14:04:04Z

CENSUS a apporté un support à l'étude NOIRE du LESIA depuis 2015. Suport proposé :

hypothèses préliminaires pour un concept de mission cis-lunaire d'essaim de nanosatellites
support à l'étude conduite par le PASO du CNES
co-encadrement stage et doctorat

Contact : Baptiste Cecconi
(site web non disponible)

Méthodes & Moyens

Chia-Ling Liang — 2017-10-30T21:38:03Z

Résumé du Tableau
Expertises	Ingénierie	Outillages	Installation
Revues de projet Système Electronique Thermique spatiale Mécanique Optique Méca. spatiale Logiciel embarqué	Analyse de mission Prototypage DOCKS IDM-CIC (Cnes) VTS (Cnes) Organisation AGILE Workspace en extranet	TestPOD 3U Training kit Flatsat Banc BRAHMS (Cnes) Plateau à coussin d'air	Salle PROMESS Cyclage thermique et dégazages (Lesia) Cuve Plasma (Onera)

Salle PROMESS

Boris Segret — 2017-08-25T16:00:00Z

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 CENSUS.

Dans cette configuration d'ingénierie, une équipe projet est invitée pour une campagne d'ingénierie de 5 à 10 sessions d'une demi-journée, alternant des séances plénières d'ingénierie concourante et des sessions de modélisation des systèmes (MBSE, "Model-based System Engineering"). La campagne est concentrée sur une semaine ou au contraire répartie sur un rythme moins intense. Le but est d'explorer le "champ des possibles" (Trade Space) de la mission spatiale envisagée afin d'augmenter son niveau de maturité.

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 CENSUS, le chef de projet organise le planning des sessions selon les priorités et la maturité du projet. Une équipe est constituée pour la campagne, éventuellement renforcée par des experts en ingénierie spatiale. L'objectif scientifique et le profil de mission sont examinés sur la base de modèles de dimensionnement, disponibles ou développés et affinés entre les sessions. La suite logicielle DOCKS est utilisée pour interfacer tous les modèles disponibles, y compris ceux développés par les participants avec leurs propres outils, et les rendre visualisables par VTS, un logiciel gratuit du CNES. Un Cloud permet l'échange et la capitalisation des modèles au sein de l'équipe.

Les sessions parcourent ainsi les points clé du projet : manifeste, objectif scientifique, spécifications de haut niveau, concepts de mesure et d'opération, décomposition en sous-systèmes, budgets systèmes, 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

Boris Segret, Cedric Schott — 2017-08-25T15:00:00Z

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.

Ecosystème

Chia-Ling Liang — 2016-07-20T09:41:33Z

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CENSUS constitue un écosystème d'outils et d'échanges entre projets spatiaux. Alors qu'une équipe projet peut se sentir bien seule face à l'ampleur de la tâche à mener pour développer un nanosatellite, CENSUS propose un cadre pour accompagner les projets depuis l'analyse de mission jusqu'au plan de développement et à la préparation des revues. Si besoin, des experts de nos laboratoires spatiaux sont sollicités pour accompagner ponctuellement le projet. Le dialogue inter-projets est encouragé et facilité, grâce à des outils partagés, du support méthodologique et de l'échange d'expérience entre chefs de projets.

L'ensemble des projets constitue une communauté de professionnels et d'étudiants et, plus largement, un réseau tant académique qu'industriel. Les étudiants y expérimentent souvent leur premier réseau. Les professionnels y trouvent une veille dynamique et un vivier de partenaires potentiels dans le milieu très évolutif et innovant des CubeSats.

En termes de moyens, des outils traditionnels de l'ingénierie spatiale sont organisés autour de l'interface DOCKS qui facilite la prise en main des nouveaux arrivants. Des outillages et des installations sont rassemblés pour conduire les tests et l'intégration. Enfin, une station sol UHF/VHF permet les opérations en vol. A terme, une reconstruction de mission sur les moyens d'ingénierie sera possible : à partir des données de vol recueillies (orbites, attitudes, diagnostics des systèmes ou « housekeeping »), il devient possible de reproduire et d'expliquer le déroulement normal ou anormal d'une mission et d'en extraire ainsi un retour d'expérience.