maxon Story
Hibiscus : de nouvelles possibilités en imagerie thermique par satellite
La mise en orbite d’un nouveau télescope thermique à la fin de l’année 2026 ouvrira de nouvelles possibilités pour lutter contre le réchauffement climatique et augmenter l’efficacité thermique pour les urbanistes. La conception dépliable unique du télescope, entraînée par des moteurs maxon, permet d’obtenir un encombrement compact pour le lancement de fusées, ce qui devrait augmenter la viabilité commerciale dans un large éventail d’applications.
Minimiser la chaleur qui s’échappe des infrastructures et des bâtiments est crucial dans la lutte contre le réchauffement climatique. La perte de chaleur est également coûteuse, de sorte que les autorités gouvernementales et les entreprises doivent gérer l’efficacité thermique à des fins commerciales. L’approche la plus efficace de la surveillance consiste à utiliser une carte thermique, générée par l’imagerie satellite. Cependant, jusqu’à présent, cette option était peu accessible, mais cela est sur le point de changer avec le lancement d’Hibiscus.
Prévu pour être mis en orbite à la fin de l’année 2026 via une fusée SpaceX, Hibiscus est un nouveau type de satellite qui réduira le coût de l’imagerie thermique, ouvrant ainsi les avantages de la cartographie thermique à ultra-haute résolution à un large éventail d’applications. Il peut s’agir d’utilisations agricoles, où les images thermiques permettent d’évaluer les performances d’irrigation, de cas de sécurité avec cartographie thermique des véhicules, ou de planification durable avec surveillance de la consommation d’énergie urbaine. Équipé d’une caméra haute résolution, Hibiscus capturera des images thermiques précises à +/- un demi-degré centigrade, avec une précision de zone de la taille d’une voiture.
L’un des principaux avantages commerciaux de l’Hibiscus, qui est développé par Super-Sharp Space Systems, une équipe originaire de l’Université de Cambridge, est sa taille et son poids réduits, combinés à une conception pliable. Le coût de lancement est un facteur important, car Hibiscus partagera l’empreinte de la fusée SpaceX avec d’autres satellites. Cependant, la conception innovante d’Hibiscus occupera un volume beaucoup plus petit par rapport aux satellites d’imagerie thermique existants en transit. Cela se traduira par une réduction significative des coûts de fabrication et de lancement, ce qui rendra l’imagerie thermique satellitaire commercialement viable pour un marché beaucoup plus vaste.
« Avec nos télescopes, vous serez en mesure d’obtenir une résolution quatre fois supérieure par coût unitaire, ce qui signifie que vous pouvez égaler l’état actuel de l’art en matière d’imagerie thermique depuis l’espace en utilisant un satellite de la taille d’un micro-ondes », explique Marco Gomez-Jenkins, PDG de SuperSharp. « Si nos clients ont besoin d’une résolution d’image encore plus élevée, nous pouvons passer à une plate-forme plus grande avec une version plus grande de notre télescope pour capturer les images thermiques les plus nettes disponibles sur le marché. »
Le PDG de SuperSharp, Marco Gomez-Jenkins
Le retour d’information embarqué permet un contrôle automatisé de la position
L’essentiel de la capacité d’Hibiscus est le contrôle d’une précision nanométrique de ses miroirs, responsables de la réflexion de la lumière de l’emplacement cible vers les capteurs du télescope. Celui-ci est combiné à un système de métrologie embarqué qui mesure la lumière, créant ainsi une boucle de rétroaction qui automatise l’alignement des miroirs.
« Lorsque vous opérez en orbite terrestre basse, il y a beaucoup de changements dans l’environnement à cause du cycle thermique. La boucle de rétroaction impliquant le système de métrologie embarqué permettra à Hibiscus de mettre automatiquement à jour sa position toutes les 10 secondes pour permettre la capture d’images extrêmement nettes », explique Marco. « C’est un énorme avantage, car vous n’avez pas besoin de compter sur le fonctionnement manuel du télescope, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, pour mettre à jour la position souhaitée des miroirs. »
L’hibiscus est appelé ainsi en raison de ses cinq « pétales » miroirs dépliables, nommés d’après la fleur avec la même variation. Le déploiement de « pétales » de miroir est fondamental pour la capacité du télescope à capturer des images thermiques. Conscient du partenariat de maxon dans diverses applications spatiales et satellitaires, notamment le programme de rover martien de la NASA, SuperSharp a engagé le spécialiste des moteurs pour développer un système d’entraînement adapté aux exigences.
Catalogue
Space
Les actionneurs de maxon ont été employés dans de nombreuses missions financées par des agences spatiales dans le monde entier et peuvent être trouvés sur les satellites commerciaux, les rovers, les engins spatiaux scientifiques ainsi que l'ISS.
Un système d’entraînement pour un environnement spatial
Une fois que le satellite télescope a été mis en orbite, deux moteurs maxon DCX, en combinaison avec un réducteur GPX à haut rendement et encodeur de température étendu, pilotera le système de déploiement de chaque pétale. Quatre autres moteurs DCX de maxon contrôleront également les bras robotiques en aidant à l’ajustement précis de la configuration du miroir.
Initialement, le système d’entraînement doit survivre aux vibrations extrêmes du lancement. Ensuite, une fois déployés dans l’espace, les moteurs doivent fonctionner dans le vide - et faire face aux extrêmes d’un fonctionnement à basse température. Pour y parvenir, la conception et les matériaux du moteur ont été développés et testés pour résister aux chocs et aux vibrations les plus élevés.
Dans l’espace, la lubrification des moteurs doit également faire l’objet d’une attention particulière pour éviter le dégazage, c’est-à-dire la libération de substances volatiles piégées dans la lubrification lorsqu’elle est exposée au vide. En plus de dégrader les performances à long terme du système d’entraînement, le dégazage peut également provoquer de la condensation qui peut endommager des composants plus larges, c’est pourquoi maxon a spécifié une graisse compatible avec le vide. Un rayonnement solaire élevé peut également endommager l’isolation en PVC standard du moteur et de l’encodeur, c’est pourquoi un remplacement en PTFE, avec une meilleure compatibilité avec les rayonnements, a été utilisé.
Performance dans l’espace
« L’un des principaux facteurs qui nous ont incités à choisir un moteur était le fonctionnement dans des environnements difficiles, en particulier dans l’environnement spatial, donc voir que ces moteurs avaient un héritage dans d’autres projets spatiaux était un énorme avantage pour nous », explique Marco.
Compte tenu des points de travail requis pour l’environnement spatial, le système d’entraînement nécessite également un dimensionnement minutieux. Dans le vide, le chemin de chaleur par convection est perdu et le seul moyen de dissipation de la chaleur est la conduction. Pour garantir un fonctionnement à long terme sans surchauffe, le système d’entraînement est surdimensionné par rapport aux conditions atmosphériques terrestres, mais le moteur doit encore optimiser la densité de couple élevée et le faible profil de masse requis pour compléter l’encombrement compact de l’Hibiscus. Essentiels pour atteindre les performances requises par le système de déploiement, les moteurs DCX assurent également un contrôle en douceur grâce à des caractéristiques telles que le noyau sans fer qui supprime le cogging.
De nouvelles possibilités en imagerie thermique
Avant que Hibiscus ne puisse être lancé, plusieurs prototypes continuent de subir des tests rigoureux pour réduire les risques liés aux éléments techniques. Cependant, comme la technologie de l’imagerie thermique par satellite est encore un domaine émergent, pas encore économiquement viable pour la plupart des organisations, l’éducation de ses avantages est en cours.
« L’imagerie thermique depuis l’espace est encore quelque chose de très nouveau », explique Marco. « Peu d’organisations savent ce qui peut être réalisé, c’est pourquoi nous continuons à promouvoir les avantages d’une analyse rentable et précise des cartes thermiques, au profit d’une grande variété d’applications. »
Lorsque Hibiscus sera mis en orbite à la fin de l’année prochaine, le résultat sera le premier télescope thermique en boucle fermée et dépliable au monde.