CENSUS

Tobias Flecht, University of Lulea (Sweden)

Boris Segret — 2016-08-31T09:03:11Z

Within the framework of C²ERES the Observatory of Paris gives students the opportunity to work on CubeSat missions. As a student of the Master course in Space Science and Technology at the Technical University of Lulea in Sweden, I decided to write my master thesis in this exciting and innovative field of space engineering. In February 2016 I arrived at the Observatory of Paris – a place with a long heritage in space science - to join the team around Didier Tiphene to work on the pre-studies of the future nanosatellite CIRCUS.

CIRCUS is one of the satellites within the framework of C²ERES. The mission of this new three unit cubesat is the examination of a layer of charged particles in the earth's atmosphere – the ionosphere. During its operation in space every satellite experiences various extreme environmental conditions. Those conditions are mainly characterized by the absence of a surrounding atmosphere (the vacuum), a particle stream coming from the sun (the solar wind) and the radiation emitted by the sun as well as the planets. This type of radiation is not linked to any kind of radioactivity, but to the transfer of heat in the infrared and ultraviolet area of the frequency spectra. Also the CIRCUS nanosatellite will be influenced by this radiation, which will affect the temperature of the spacecraft.

My personal mission within the project is to execute simulations concerning this thermal aspect of the space environment and its influence on the satellite as well at its various subsystems. This is a critical step during the development of a space mission, since every part of the satellite has to be operated in a certain temperature range in order to avoid malfunction or destruction. The temperatures within the satellite depend on several aspects, which have to be taken into account during the simulations. Besides the satellites altitude and its attitude, also its geometrical configuration and the material properties of every single part are elementary. But simulations alone are not reliable and have to be verified. The verification of the theoretically derived values is achieved by thermal tests with real parts of the satellite.

Due to my studies at different universities I am used to the interaction and cooperation with people from different countries. However, my time in France is special, because it is the first time for me to actually work abroad. Being part of such a welcoming and supportive team made outset of my own work possible. I enjoy my time working at the Paris observatory, which offers an innovative and open minded environment to specialise further in my chosen topic of studies.

(simulation with Thermica provided with friendly support of Airbus Defence and Space)

Elise & Fredrik, Centrale-Supelec

Boris Segret — 2016-08-08T09:01:07Z

Elise Fournier-Bidoz, Fredrik Orstadius, Sophie Wohlgemuth

Dans le cadre du "Projet innovation" 2016 de l'Ecole Centrale Paris (Centrale-Supelec), notre équipe travaillant sur la technologie BIRDY a été élue dans les trois meilleurs projets par le Grand Jury de Centrale Paris. Notre équipe était constituée de deux élèves françaises, Elise Fournier-Bidoz et Sophie Wohlgemuth, et d'un suédois, Fredrik Orstadius, de Chalmers University of Technology.

In the context of Ecole Centrale Paris's "Innovation Projects" 2016 (Centrale-Supelec), the team working on the BIRDY technology was declared one of the three wining groups by the school's jury. The team was composed of two French students, Elise Fournier-Bidoz and Sophie Wohlgemuth, and a Swedish student, Fredrik Orstadius, from Chalmers University of Technology.

Elise Fournier-Bidoz, CentraleSupelec

L'année commence avec une visite de l'Observatoire de Meudon organisée par notre client, Boris Segret. Nous nous sommes tout de suite passionnés pour le sujet. Nous devions implémenter un PowerCalculator pour le CubeSat BIRDY, c'est-à-dire un programme complexe qui doit estimer l'énergie stockée dans les batteries du satellite, et qui tient compte de nombreux facteurs tels que les potentielles éclipses sur sa trajectoire ou encore le vieillissement de ses batteries.

En plus du challenge technique et scientifique, nous avons particulièrement apprécié le professionnalisme du projet. C'était très valorisant de travailler sur un projet international, en collaboration avec les équipes de l'Ecole Centrale Lille et de l'université NCKU à Taïwan. En février, Boris nous a invités à participer à un workshop. C'était une expérience inédite, l'occasion d'assister à la naissance d'un projet international, de comprendre comment les différents acteurs collaboraient entre eux, de rencontrer et de discuter avec des scientifiques de haut niveau, venus du monde entier.

Un facteur clef de réussite du projet a certainement été la parfaite entente entre les membres de l'équipe. Nous formions un trio impliqué, équilibré, soudé. Un travail constant, ainsi qu'un effort de flexibilité de chacun a résulté en une dynamique de groupe positive et efficace. De plus, l'entre-aide dans les moments de difficulté technique était essentielle dans la progression de notre travail. Nous reconnaissons tout de même qu'avoir une équipe soudée, c'est super, mais avoir en plus un client impliqué, c'est encore mieux ! Sans un client aussi présent, avec qui nous communiquions de façon très régulière, nous n'aurions jamais pu aller aussi loin. Boris a su nous rediriger en cas de dérive, nous donner les moyens d'avancer en prenant le temps de nous expliquer les choses.

Fredrik Orstadius, CentraleSupelec

At the beginning of our project I remember trying to reassure myself by saying “it's not rocket science”. Although I knew it wasn't rocket science in the literal sense, I sensed that for someone like me, who had never done anything similar, it just as well could have been.

Despite all the challenges we encountered along the way when trying to create a "power calculator" for a Cubesat, we finally were able to succeed. In my opinion this fact in itself is a testimony both to the high educational standard of our school, Centrale Paris, and to the incredible drive and will of the Observatory of Paris to see this project through.

Maybe most importantly however, it shows that the infinite curiosity and fascination for space is as alive and well as it has ever been. This curiosity not only spans all nationalities (demonstrated by our multi-cultural group and by the collaboration between French and Taiwanese universities) but also all ages, from us younger students to the more experienced judges who chose to award our power calculator first place among all innovation projects in the school.

Hao-Chih "Jim" Lin, NCKU

Boris Segret — 2016-08-02T09:09:04Z

At the first time I heard the news that our department, National Cheng Kung University in Taiwan, was holding an international collaboration with Observatory of Paris on the CubeSat project BIRDY, a Mars mission, I realized it is a rare opportunity to participate in space research program. Hence, starting from the third year at University, I joined the team and was in charge of analyzing and designing the preliminary configuration of ADCS. In view of interplanetary cruising requirement of BIRDY, I had been trying to use different control policy (e.g. PID or Backstepping with least-norm algorithm to control thrusters) to change the attitude of CubeSat with minimum consuming of propellent.

After graduation, I became the first NCKU student to be an intern at Observatory of Paris. During the 4-month internship, I developed the initial version of DOCKS (Design & Operation Cross-checKing Services), which is a high level software integration GUI program. It provides scientists a free and open-source interface (like a simple version of STK) to handle phase 0 CubeSat mission analysis in easy and quick way.

These valuable experiences gave me the chance to work with great international team members and expanding my horizon of space science/technology. Additionally, the duration of internship at Observatory of Paris makes me get familiar with the French engineering culture which helps me a lot for my following French Master application and also becomes one of the most impressive memories in my mind.

At Jim's defence, from left to right : Didier Tiphène (CIRCUS), Jim LIN (BIRDY, DOCKS), Jordan Diby (BIRDY), Gary Quinsac (BIRDY), Boris Segret (BIRDY, DOCKS), Lester David (PICSAT)

Tristan Allain, master OSAE

Cedric Schott — 2016-07-20T15:25:54Z

Histoire vécue : l'expérience de Tristan Allain, étudiant du master OSAE, ayant participé au projet OGMS-SA, et désormais employé comme ingénieur en CDD au LISA sur l'instrument MOMA-GC pour la mission de l'ESA Exomars 2020.

OGMS-SA est un projet de CubeSat 3U Etudiants à vocation de démonstrateur technologique avec deux principaux objectifs :

Plateforme pédagogique permettant à des étudiants provenant de tous les métiers de l'ingénierie de travailler en équipe projet et de concevoir un CubeSat 3U complet depuis la structure jusqu'à la communication en passant par l'énergie, la centrale d'attitude et l'ordinateur de bord.
Développement d'une charge utile démontrant la faisabilité de la spatialisation d'une CRDS (Cavity Ring Down Spectrometer) d'intérêt pour la thématique Exo-Biologie.

Le Projet OGMS-SA est soutenu par le CNES via le projet JANUS et est porté par l'Université Paris-Est Créteil via le laboratoire LISA. Le CNES finance principalement le Hardware et le lancement du CubeSat. ESEP finance les équipes de stagiaires participant au projet. Ce projet é débuté en 2013 et devrait s'achever en 2017.

Chacun des étudiants engagés, de par leurs formations variées, apporte une expérience différente à l'équipe, permettant une complémentarité touchant les multiples domaines de compétences nécessaires à la réalisation d'un satellite. Au sein de ce projet spatial et de ses phases successives, les étudiants se voient confrontés à des difficultés d'organisation en plus des problèmes techniques et scientifiques auxquels ils doivent répondre. Ce projet développe donc également, en plus des connaissances techniques, le professionnalisme de l'étudiant, via l'apprentissage de méthodes efficaces de gestion, via le contact avec les initiateurs européens du projet, ou encore avec les partenaires commerciaux pour l'approvisionnement de pièces, de matériaux ou de composants...

Tristan Allain a assumé le rôle d'”Ingénieur Système” au sein de cette équipe. Son rôle était d'assurer le bon dialogue entre les différents étudiants spécialistes s'occupant de l'étude d'un sous-système précis du satellite, d'être en interaction constante avec l'ensemble des étudiants, de gérer les éléments communs, définir les interfaces entre composants et participer à leur conception. Il devait aussi effectuer un travail de synthèse à travers l'élaboration des budgets systèmes globaux, collectant les données de chacun afin de vérifier l'adéquation de la solution proposée avec les spécifications et les contraintes de la mission.

Le Master OSAE lui a fourni la formation nécessaire à cette vision « système », qui intègre différents domaines tels la mécanique, la thermique, l'automatisme liée au contrôle d'attitude, les communications ou encore l'électronique.
L'acquisition de l'ensemble de ces compétences analytiques, pratiques et théoriques lui a permis d'assurer les phases d'analyses, de design, puis de tests et de réalisation de ce projet qu'il qualifie de « motivant et gratifiant ».

Il a été intégré comme ingénieur en CDD dans le département technique du LISA.

Stages

Cedric Schott — 2016-07-20T13:25:09Z

Le campus spatial s'adresse à tout étudiant désireux de mettre en pratique un des multiples domaines de compétences nécessaires à ce type de projet.

Un projet, un stage, un semestre de césure auprès de CENSUS, c'est l'occasion de côtoyer les acteurs des grands projets spatiaux de la discipline. Les projets de CENSUS proposent régulièrement des stages ou des modules projets intégrés aux cursus des étudiants, en général d'ingénierie de niveau L3 à M2.
N'hésitez pas à envoyez dès maintenant vos candidatures spontanées à l'adresse stages.census@obspm.fr

Types d'apprentissages

L'implication des étudiants dans les projets du campus spatial CENSUS se fait sous deux formes, déjà expérimentées avec succès :

Dans le programme d'un cursus :

En module projet : des binômes explorent un aspect particulier et limité du projet, comme l'analyse de mission, un dimensionnement ou l'état de l'art en technologie et performance. Ils disposent d'un temps alloué dans leur planning de 40 à 80 heures (en plus du travail personnel) pour interagir avec les encadrants et experts. Il s'agit en général de préparer des phases projet plus pertinentes.

En équipe projet : une équipe de plusieurs étudiants d'un même cursus se voit confié une tâche complète, tel un sous-système, une étude ou des tests. Elle dispose d'un temps conséquent alloué dans le planning, typiquement de l'ordre de 300 heures par étudiant, étalées sur 1 ou 2 ans. Cette forme d'implication est très efficace et a vocation à se développer.

Sous la forme traditionnelle des stages : il s'agit des stages classiques, avec encadrement par et dans les locaux de l'équipe projet.

Des stages à court terme peuvent être organisés suivant les besoins des projets.
Les stages sont de préférence de longue durée ou en année de césure.

Sous forme de soutiens financiers :

Doctorants
CDD

Compétences

Chia-Ling Liang — 2016-07-20T13:22:01Z

Quelle activité pour quelle compétence ?

Vous souhaitez mettre en oeuvre votre domaine d'expertise, tester vos compétences professionnelles, pratiquer les techniques du spatial ? Bienvenue dans la vraie vie d'un vrai projet spatial !

CENSUS offre un cadre de travail permettant à de nombreuses expertises et compétences de s'exprimer. Les projets de CENSUS s'adressent à des étudiants de niveaux et d'origines variés. Les travaux sont définis et encadrés par l'équipe projet du nanosatellite suivant les besoins.

Expertises tout au long d'un projet

La présentation des phases d'un projet spatial, y compris pour les CubeSats, donne un bon éclairage sur les diverses expertises que les étudiants sont amenés à côtoyer et, en tant que junior-ingénieurs, à pratiquer.

(cliquer sur l'image)

Métiers et compétences

Au cours de ces phases, des activités spécifiques sont nécessaires, et permettent aux étudiants de développer ou d'approfondir leurs compétences dans des domaines extrêmement variés :

(cliquer sur l'image)

Méthodologie

Chia-Ling Liang — 2016-07-20T08:45:35Z

L'ampleur et la complexité d'un projet spatial imposent un travail collaboratif. De tels projets concrétisent l'importance des connaissances individuelles au bénéfice d'une réalisation collective à travers des métiers et compétences variés.

Les étudiants pratiquent une méthodologie performante

CENSUS met à disposition une salle d'analyse de mission par ingénierie concourante et des salles de test. En termes de formation, l'ingénierie concourante permet d'apprendre, par la pratique, à mener une activité professionnelle de la manière la plus collaborative qui soit. Chaque participant est expert de son domaine et doit développer son travail dans un cadre coopératif.

En parallèle, la nécessité d'atteindre un but concret impose l'utilisation d'outils dédiés. Il s'agit de produire un résultat tangible avec un outil et non de passer du temps à apprendre à utiliser cet outil. Ceci fait plus qu'optimiser l'apprentissage et c'est bien plus valorisant.

CENSUS offre un environnement professionnel

Des comportements professionnels sont mis en pratique. De nombreuses formations universitaires favorisent les projets de toute nature, menés de façon collaborative. Néanmoins, les enjeux de ces activités restent souvent limités à des TP étendus ou des projets sans réalisation concrète. Au sein d'un projet nanosatellite, les étudiants se forment aussitôt comme des junior-ingénieurs dans une situation professionnelle réelle.

Un projet de CubeSat amène les étudiants à une réflexion complexe

L'apprentissage par les projets spatiaux allie naturellement différents éléments nourrissant une réflexion complexe, de la référence la plus théorique à l'application la plus concrète. Il évite de cloisonner artificiellement les apprentissages.

Avec l'objectif d'un Cubesat, la réflexion se concrétise à tous les niveaux : la documentation produite sert effectivement à d'autres groupes, les spécifications ou dimensionnements émis sont effectivement testés, la dynamique projet est concrète, les contacts pris avec les partenaires (agences, industriels...) portent effectivement le projet, les délais à respecter sont réels car imposés par des contingences extérieures, les compétences manquantes devront absolument être trouvées dans le cadre d'un partenariat efficace.

Esprit

Chia-Ling Liang — 2016-07-20T08:45:30Z

Le campus spatial CENSUS fédère des projets de conception/réalisation de nanosatellites. Par le développement de ces projets, CENSUS prépare l'instrumentation spatiale de demain et renouvelle les méthodes de travail mises en œuvre pour la gestion de projets complexes.

Comment travailler collectivement pour un tel projet ? Comment se former à l'ingénierie des systèmes complexes ? CENSUS répond à cette problématique, en rapprochant les étudiants et les professionnels grâce au développement de nanosatellites.

Pour les étudiants :

Ils jouent un rôle important dans un projet réel au contact d'experts du secteur spatial.
Ils interviennent en première ligne pour le développement concret d'un projet spatial, de sa conception à sa réalisation
Ils se forment via la complexité d'un projet spatial dont ils peuvent maîtriser les différentes phases.

Pour les projets :

De nouveaux projets peuvent être initiés, développés et réalisés par la participation de nombreux étudiants issus de formations diverses.
Ils bénéficient des ouvertures méthodologiques développées par le campus spatial.