Cubesat Radiation Environment Monitoring Experiment

En juin 2011 l’OCDE (Future Global Shocks) a identifié les tempêtes géomagnétiques (d’origine solaire) comme l’un des 5 risques majeurs potentiels pour les années à venir. Entre autres, les événements liés à l’activité solaire peuvent avoir un impact sur les satellites terrestres civils et militaires de télécommunication, navigation et observation. Les communications (HF/VHF/UHF), le ROEM (Renseignement d’Origine Electro Magnétique), la navigation GNSS, la détection radar, … peuvent être perturbés. Il n’existe à l’heure actuelle aucun service de météorologie de l’environnement radiatif des satellites ayant une capacité de prédiction en Europe. Le point de départ d’un tel service est d’avoir à disposition des mesures in-situ pour connaître au mieux l’état présent des niveaux de radiations et à terme prédire leurs évolutions dans le futur. De plus, l’arrivée sur le marché des satellites de télécommunications de type EOR (Earth Orbit Rising) a mis en lumière de nouvelles vulnérabilités aux radiations spatiales, jusqu’alors sous-estimées (en termes d’effets et de dynamique).

Le projet CREME (Cubesat for Radiation Environment Monitoring Experiment) a été soumis auprès de la région Occitanie au printemps. Il a pour but de développer une charge utile composée d’un détecteur de particules chargées à coût modéré. Il sera dédié aussi bien à la météo spatiale qu’à la mesure de l’environnement radiatif contraignant les missions EOR, tout en garantissant des mesures de qualité. Sa faible empreinte permettra sa validation via un vol sur un CubeSat 3U. Le détecteur envisagé repose sur le principe de diodes silicium associées à un blindage optimisé pour discriminer les particules chargées rencontrées en environnement spatial (protons d’énergie supérieure au MeV et électrons au-delà de quelques centaines de keV). Il devra présenter un coût et une empreinte faible et sa conception devra permettre un emport facilité pour tout type de plateforme (industrielle ou scientifique).

La plateforme 3U, développée par l’ISAE-SUPAERO, s’appuie sur l’expertise et le retour d’expérience acquis au cours des projets EyeSat (CNES), Entrysat (ISAE-SUPAERO – ONERA) et NIMPH (ISAE-SUPAERO, TAS, CNRS/LAAS). Elle sera dérivée de la plateforme en cours de développement (MONITA) pour le projet NIMPH. Le différentiel de conception / réalisation restera borné, d’autant plus que le moniteur de radiation ne nécessite pas de contrôle d’attitude précis. Les risques sont donc faibles, et la faisabilité de la plateforme validée.

Au-delà du cadre du projet CREME, il est envisagé que les mesures en vol récoltées soient exploitées au CSUT, valorisant ainsi le domaine spatial auprès des étudiants. Elles permettront également de valider le concept du détecteur en orbite et d’obtenir de nouvelles mesures aptes à enrichir des services de surveillance de la météorologie de l’espace.

Une des perspectives d’un tel projet sera de proposer aux industriels du spatial un moniteur de radiation faible coût, de faible encombrement et masse, et très versatile, afin qu’il puisse être intégré facilement sur des satellites commerciaux. L’idée sous-jacente est de pouvoir disposer à terme d’un capteur dont on pourra accommoder l’espèce mesurée (protons ou électrons) ainsi que la gamme d’énergie mesurée (entre 1 et 100 MeV pour les protons, 100 keV à 4 MeV pour les électrons). Ainsi dans le futur une constellation de tels détecteurs permettrait de mesurer l’environnement spatial dans son ensemble, et de caractériser des orbites jusqu’à présent peu décrites du point de vue radiatif.