De l’expertise SPACEBEL au cœur de Hera de l’ESA, la toute première mission européenne de défense planétaire

La mission Hera de l’Agence spatiale européenne – du nom de la déesse grecque du mariage – est la première mission de défense planétaire européenne. Avec la sonde DART de la NASA, Hera constitue le second volet d’une mission de démonstration internationale qui doit valider une méthode viable pour préserver la Terre et l'humanité des astéroïdes susceptibles de menacer notre planète. Sa cible : un système binaire d’astéroïdes composé de Didymos (780m de diamètre) et de sa petite lune baptisée Dimorphos (160m de diamètre).   
SPACEBEL joue un rôle-clé dans cette initiative audacieuse avec des contributions logicielles importantes à plusieurs niveaux.

La mission Hera

Le lancement de Hera à bord d’une fusée Falcon-9 de SpaceX à partir du Kennedy Space Centre en Floride (Etats-Unis) interviendra entre le 7 octobre prochain au plus tôt et le 27 octobre prochain au plus tard.

Hera est la mission de suivi de la sonde américaine DART (Double Asteroid Redirection Test), qui, en septembre 2022, a percuté l’astéroïde Dimorphos à une vitesse de 6,1 km/s, déviant ainsi légèrement l'orbite du corps céleste (de l’ordre d’1%) autour de sa roche mère. La collision était visible avec des télescopes et des radars terrestres ainsi qu’avec des images Cubesat.

Cependant, étant donnée l’énorme distance à laquelle la collision s’est produite, beaucoup de questions subsistent. D’où le rendez-vous de l’observateur Hera avec l’astéroïde afin d’étudier le cratère et les effets post-impact. Après un voyage de deux ans et le survol de Mars en mars 2025, ce vaisseau spatial d’une masse de 800 kg arrivera à destination fin 2026. Premier engin spatial de l’ESA à rencontrer un astéroïde binaire, Hera examinera les conséquences de l’impact, cartographiera la surface de Dimorphos par une série de survols rapprochés, faisant ainsi la démonstration de technologies novatrices comme la navigation autonome autour d'un astéroïde.

Hera déploiera également deux Cubesats pour l’espace lointain : Milani et Juventas, tous les deux « Made in Europe ».  Leur objectif est double : d’une part, collecter des données scientifiques plus détaillées sur Dimorphos et son environnement pour avoir une meilleure compréhension de la structure et de la composition des astéroïdes, et, d’autre part, évaluer une nouvelle technologie de liaison inter-satellites.

SPACEBEL & Hera

Thierry du Pré-Werson, Administrateur Délégué de SPACEBEL, se réjouit du lancement de Hera. Il explique : « Hera est l'un des projets phares de SPACEBEL qui démontre parfaitement nos compétences transversales à tous les échelons d’une mission spatiale : nos réalisations dans le cadre de Hera couvrent le logiciel embarqué, les systèmes de simulation et le segment sol. »

Pour le segment vol de Hera, SPACEBEL a développé le système logiciel du vaisseau spatial qui, s’agissant d’une mission dans l’espace lointain, sera doté d'un très grand degré d’autonomie embarquée, similaire à celle d'une voiture sans conducteur. Ce logiciel de vol, appelé aussi logiciel central, s’exécute sur l'ordinateur de bord. Il y réalise les fonctions en temps réel de l’engin, couvrant, entre autres, la commande et le contrôle des sous-systèmes, équipements et instruments à bord, avec en particulier la caméra, utilisée tant pour l’observation que pour la navigation. Il gère les instructions opérationnelles et les mesures à bord et y implémente les algorithmes de contrôle et de traitement des données scientifiques. Il assure les communications aller-retour entre le vaisseau principal et ses deux cubesats Milani et Juventas d'une part, entre le vaisseau principal et la Terre d'autre part.

SPACEBEL a développé différents systèmes de simulation pour la mission Hera :

un simulateur appelé Software Validation Facility (SVF ), qui permet de réaliser la validation complète d’un logiciel embarqué en modélisant les différents éléments du satellite comme le calculateur de bord, les équipements de plateforme ou encore les instruments de charge utile ;

un simulateur appelé Training Operations Maintenance Simulator (TOMS), qui permet la réalisation d’essais systèmes, l’entraînement des opérateurs ainsi que les tests de routine en phase d’exploitation. Il permet également de mener les investigations en cas d’anomalie détectée à bord. Pour ces simulateurs, il est nécessaire de modéliser les différents éléments du satellite mais également les aspects sol, comme les stations et les lignes bord-sol ;

le simulateur enhanced Software Validation Facility (eSVF) est un SVF optimisé dans lequel sont ajoutées les modélisations fonctionnelles, e.a. le comportement physique/mathématique des équipements, la modélisation de l’orbite et de la dynamique du satellite et  certaines perturbations spatiales. Ce simulateur est utilisé pour la réalisation d’essais GNC (Guidance, Navigation & Contrôle) avancés afin d’assurer au mieux le succès de la mission Hera.

Pour le segment sol, plus particulièrement les centres de mission et de contrôle, SPACEBEL est responsable du Centre des opérations de mission des Cubesats. Installé à Redu (Belgique), ce centre supervise l’ensemble des opérations et contrôle le duo Milani et Juventas. Il gère les demandes de mission, la dynamique de vol, les télécommandes et la télémétrie ainsi que les échanges de données entre le vaisseau spatial principal et les Cubesats. Il contrôle également l’état des Cubesats et de leurs instruments. De plus, il sert d’interface avec les équipes scientifiques en charge des charges utiles des Cubesats, traduisant leurs requêtes en commandes destinées aux instruments à bord, et leur transmet ensuite les données et observations scientifiques à analyser.

Thierry du Pré-Werson se dit ravi et conclut : « SPACEBEL est extrêmement fière de participer de manière considérable à cette mission pionnière destinée à protéger la Terre. Forts d’une expérience de plus de 50 missions spatiales, nos ingénieurs s’investissent pleinement dans ce projet hors du commun nécessitant des technologies informatiques de pointe afin de garantir la performance et la qualité de nos solutions à la plus grande satisfaction de nos clients et de l’ESA en particulier. »

Plus de détails sur la mission Hera : www.esa.int/hera - ESA Hera Launch Kit

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