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CLES-FACIL (INSA de Lyon)Exploitation des résultatsExploitation des résultatsComme prévu, le vol s’est parfaitement déroul...
CLES-FACIL (INSA de Lyon)Position GPSOn peut visualiser le décollage de la fusée, son apogée à plus de 4000m d’altitude, p...
CLES-FACIL (INSA de Lyon)Vitesse verticale GPSLe tracé de la vitesse verticale permet de bien se rendre compte des vitesse...
CLES-FACIL (INSA de Lyon)Vitesse horizontale GPSLa vitesse horizontale moyenne est toujours située aux alentours de 8m/s, ...
CLES-FACIL (INSA de Lyon)Simulation de trajectoireOn a ici utilisé l’algorithme implémenté dans le CANSAT consistant à eff...
CLES-FACIL (INSA de Lyon)La cible étant située dans la partie gauche du graphique, il aurait été impossible de l’atteindre...
CLES-FACIL (INSA de Lyon)ConclusionBilan positifEn conclusion, nous voulons dire que nous tirons du projet Altaïr II un bi...
CLES-FACIL (INSA de Lyon)   Rafik MEZIANI                     Mathieu RIEDINGER   Damien LIEBER   Florent BOUCHOUXProjet A...
CLES-FACIL (INSA de Lyon)RemerciementsSans vous, rien n’aurait été possible !!! Merci infiniment à:Sponsors et mécènes   A...
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Rapport : CanSat Altaïr II à ARLISS 2010 (CLES-FACIL)

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Septembre 2010, Black Rock Desert, Nevada, USA.
Mis en oeuvre par Rafik Meziani, Damien Lieber, Mathieu Riedinger et Florent Bouchoux.

Publié dans : Technologie
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Rapport : CanSat Altaïr II à ARLISS 2010 (CLES-FACIL)

  1. 1. Projet Altaïr II - Débriefing CLES-FACIL 2010CLES-FACIL BDE INSA Lyon - CLES FACIL 20, Avenue Albert Einstein 69621 VILLEUBANNE CEDEX T 04.72.43.72.75 M 06.43.81.41.84cles-facil@insa-lyon.fr http://www.cles-facil.fr
  2. 2. CLES-FACIL (INSA de Lyon)IndexPrésentation du projet 3 Définition et objectifs du projet Altaïr 3 Définition d’un CanSat 3 Histoire et palmarès 3 Compétition espagnole 2nd International CanSat Competition, Madrid 3 Poursuite du développement 4 Compétition française C’Space 2010 4Développement 5 Améliorations Mécaniques 5 Améliorations Electroniques 6 Organisation et communication 8ARLISS 1 Présentation 1 Exploitation des résultats 4 Exploitation des résultats 4 Altitude GPS 4 Position GPS 5 Vitesse verticale GPS 6 Vitesse horizontale GPS 7 Simulation de trajectoire 8Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 1
  3. 3. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Conclusion 10 Bilan positif 10 Découverte d’un tout autre type de compétition 10 Perspectives d’avenir 10Remerciements 12 Sponsors et mécènes 12 Organisateurs et rencontres sur place 12Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 2
  4. 4. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Présentation du projetDéfinition et objectifs du projet AltaïrLe projet Altaïr est un projet du CLES-FACIL (Club Lyonnais d’Expérimentations Spatiales), le club aérospatial de l’écoled’ingénieurs INSA de Lyon.Né en Septembre 2009 de la réunion de quatre membres ayant de l’expérience au club, il consiste en le développementd’un CanSat sur le long terme. Réunissant l’expérience acquise par le CLES-FACIL au travers de ses trois précédentesgénérations de CanSats, Altaïr se voulait être le fer de lance de l’association et renforcerait sa popularité et sa dynamique.Définition d’un CanSatLe mot CanSat est la contraction de “Canette” et “Satellite” (en anglais, “Can” et “Satellite”). Il s’agit d’une expériencevolante tenant dans la taille et poids d’une canette de soda.Plusieurs catégories d’expériences CanSat existent, les plus répandues étant la télémesure ou le retour à la cible.Altaïr est dans la catégorie “Comeback”, soit retour à la cible. Il dirige une voile de parapente à partir de ses données GPSdepuis une altitude de largage variant selon les compétitions, entre 500m et 3000m.Histoire et palmarèsAltaïr est né en septembre 2009, suite à la réunion de quatre anciens du club: Florent Bouchoux, Mathieu Riedinger, RafikMeziani, Damien Lieber.Compétition espagnole 2nd International CanSat Competition, MadridSon premier objectif était de participer à la compétition espagnole internationale à Madrid, en avril 2010.Nous avions donc 6 mois pour développer le premier CanSat et trouver les sponsors permettant le voyage (le premiervoyage hors des frontières pour le club!). Thalès et l’INSA de Lyon nous ont donné les moyens de décoller le 8 avril pourl’Espagne, où nous allions lancer la première fois Altaïr en situation réelle.Malheureusement, une erreur de mise en oeuvre des pyrotechniciens a provoqué le crash de la fusée et du satellite. Malgrécela et grâce à la qualité du projet, le jury a décerné à Altaïr le second prix de la compétition All You Can Fly 2010. Unsuccès et une expérience très motivants pour toute l’équipe et le club.Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 3
  5. 5. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Poursuite du développementUn mois plus tard, alors que nous tirions les conclusions de notre voyage en Espagne et préparions une deuxième versionaméliorée du projet pour la compétition française internationale C’Space 2010, nos amis japonais nous ont contacté paremail.Ils nous invitaient à participer à la plus prestigieuse et ancienne compétition de CanSats au monde, la compétition ARLISS,aux Etats-Unis.La perspective de participer à ARLISS était des plus attirantes, mais nos moyens limités nous laissaient peu d’espoir.Néanmoins, nous avons demandé à rencontrer Fondation INSA, l’association des ingénieurs INSA, pour évoquer cenouveau projet. Grâce à leur généreux soutien, nous avions une base suffisament solide pour nous inscrire à Arliss 2010!Le sponsoring financier d’Arianespace, Thalès, CPE Lyon mais aussi d’autres entreprises comme ATIS Systems et Cervin, apermit à l’équipe de rentrer dans les budgets qu’imposent un tel voyage.En parallèle, nous avons développé un CanSat des plus aboutis, forts de l’expérience acquise lors de la première version duprojet.Compétition française C’Space 2010A trois semaines de notre départ pour les Etats-Unis, Altaïr II était pour la première fois mis en oeuvre au C’Space 2010, àBiscarosse.Après deux vols, un depuis le dirigeable du CNES et l’autre depuis la fusée du CLES-FACIL, le jury lui descerna le premierprix. Le fruit d’un travail intense de trois mois, qui confirma nos attentes et rajouta un trophée au palmarès de l’équipe avantde décoller pour la plus grande compétition au monde, ARLISS.Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 4
  6. 6. CLES-FACIL (INSA de Lyon)DéveloppementAméliorations MécaniquesLa première version avait une disposition des servos-moteur couchés et un diamètre de roue de 45 mm. Le décrochementimposait une dissymétrie qui gênait au centrage du module radio et à son insertion ; de plus l’alignement était difficile avecles quatre parties du bloc.Pour la deuxième version, le choix c’est porté sur une disposition verticale et centré des servos moteurs ce qui nous apermis de libérer de l’espace pour le centrage du module radio. Le bloc à été réduit à deux éléments qui permettentremplacement d’un servomoteur sans démontage de l’ensemble lors d’une maintenance.Les roues sont passées à un diamètre de 40mm, avec un design différent pour chacune, l’une facilitant l’insertion et leblocage du crochet de l’éjecteur sans rajout de pièces supplémentaires.Renfort également de la batterie par un bloc protecteur en cas de chocs.Nouveau montant en polycarbonate au lieu du plexiglas avec une reprise de la forme général sur le diamètre qui nous àpermis de renforcer le cansat et aussi un meilleur « fitting » avec la coque.A noter que le nouveau design de la carte électronique répond à l’interconnexion des différents éléments positionner dans lamécanique, pour faciliter l’inter-connectivité et le passage des divers câbles grâce aussi à l’espace libéré pour la carte.La masse global de notre système est de 260 grammes, donc largement inferieur à la limite des 350 grammes. Altaïr I Altaïr IIProjet Altaïr II : Rapport de débriefing 5
  7. 7. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Améliorations ElectroniquesGrâce à une conception entièrement nouvelle débutée en 2009, la partie électronique et informatique embarquée a donnéentière satisfaction lors de la compétition.Malgré sa grande complexité, le système électronique du CANSAT n’a connu aucun incident durant la compétition. Il estconstitué des éléments suivants : Un processeur embarqué pour les calculs de trajectographie en temps réel ; Un GPS rapide pour le positionnement par satellites ; Un système d’alimentation autonome constitué d’une batterie nouvelle génération au Lithium-Cobalt et d’un circuit de charge innovant ; Un système de télémesure & contrôle déporté par radio, utilisant les nouvelles bandes libres ISM à 500mW ; Une partie commande numérique pour régler les servo-moteurs utilisés pour tourner les roues sur lesquelles sont fixées les suspentes du parapente.Mis à part quelques problèmes de portée sur la partie télémesure, tous les autres sous-systèmes ont fonctionné à 100%comme prévu ; le cahier des charges de départ a pu être parfaitement respecté.La station de réception télémesure au sol (GSE - Ground Station Equipment) a également donné entière satisfaction grâce àson conditionnement dans une mallette PELI étanche.Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 6
  8. 8. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Le défi à relever était pourtant de taille, avec une poussière omniprésente dans le désert – y compris durant des tempêtesde sable ! – ainsi que de forts écarts de température.L’impact très rude à l’atterrissage (70km/h) n’a pas endommagé l’électronique du CANSAT ; qui était toujours fonctionelle eta permis de retrouver le CANSAT très rapidement grâce à la localisation GPS + radio. Initialisation des coordonnées de la cible Récupération du CanSat voile repliéeProjet Altaïr II : Rapport de débriefing 7
  9. 9. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Organisation et communicationAltaïr et ses imposants budgets ont demandé une réorganisation de la communication au club.Nous avons donc mis un fort accent sur la communication, par la publication d’image de synthèses avant la construction,de vidéos, DVDs, cartes de visites, et la publication d’un nouveau site internet dédié au projet.Nous avons fait une longue et poussée recherche de potentiels sponsors sur internet, et crée une première base decontacts sous Excel, avant de migrer vers un système CRM SalesForce pour Altaïr III.Nous avons représenté nos sponsors sur tous les étuis dans lesquels étaient distribuées nos cartes de visite, sur desautocollants collés sur les équipements et le projet, ainsi que sur tous les supports de communication numériques.Les Premium Partners, sponsors dont la contribution au projet fut considérable, ont été mis en valeur tout au long du projet.Nous les avons mis en avant à chaque affichage de nos sponsors, nous avons collé leur autocollant sur le projet, et citéleurs noms au micro avant le compte à rebours.Altaïr a été un grand pas en avant dans la communication au club, et nous souhaitons continuer sur cette voie pour lesprojets futurs!Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 8
  10. 10. CLES-FACIL (INSA de Lyon)ARLISSPrésentationARLISS ( A Rocket Launch for International Student Satellites )Pour l’équipe du projet Altair, Arliss à été une grande expérience; nous y avons été accueilli très chaleureusement.L’organisation depuis les inscriptions jusquà la campagne à été très clair et efficace. Toutes les informations sur le siteinternet ainsi que les diverses correspondances avec lorganisatrice Becky (Aeropac), nous ont permis dorganiser notrevoyage et notre participation avec une grande facilité.Arrivés dans le désert nous avons trouver le site grâce aux balisage, nous y avons découvert toute linfrastructure nécessairepour la préparation ainsi quune aire de lancement avec plusieurs pas de tir, qui permettaient la préparation en parallèle deplusieurs projets, et un camion de télémesure qui nous donnait tout les paramètres nécessaire avec une grande précision telque la météo, vitesse de vent, mais aussi des commodités tel que le suivi vidéo, un accès internet wifi pour tous ainsi queles transmissions sur internet en streaming temps réel des décollages.Le site de lancement était partagéentre les tentes club cote à cote etles "rocketers" expérimentésqui préparaient leurs fusées aux différents types de projets à embarquer.Comme la taille des expériences diffères suivant la classe, les fusées étaient de différents type pour pouvoir accueillir lacharge utile. Ainsi, les clubs saccordent dès le début avec les organisateurs pour leur attribuer des fusées quipeuvent resservir plusieurs fois dans la journée (exception étant faite au club qui ont leur propre fusée et expériences).Nous avons particulièrement apprécié la grande fluidité du déroulement ainsi que la disponibilité et la serviabilitédes membres.Pour rappel, Arliss est partagé en deux type de compétitions: la compétition "come back" qui consiste à se rapprocher leplus près de la cible et la compétition "challenge" qui évalue la difficulté à accomplir la mission.Les participants avaient différents moyens dy arriver, et la compétition ne fait pas la distinction des classes (cest àdire la taille du projet). Ainsi, Altair concourait avec dautres projets de volumes beaucoup plus important, mais aussi deconception totalement différente.Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 1
  11. 11. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Il y avait évidemment des voiles souple de type parapente, mais aussi des ailes rigide,et le dernier type pour la grandemajorité de cette édition était des "rovers", système à deux roues (ou quatre) qui ne se dirige qu’une fois au sol etaprès sêtre débarrassé du parachute (non contrôlé).Ce que nous avons appris pendant la compétition cest que chaque club peut lancer autant de fois quil le souhaite pourrégler et affiner sa stratégie à condition de payer chaque nouveau propulseur (150$ pour la classe internationale, 300$ pourl’”open class”). Nous étions très surpris car cela diffère énormément de ce que nous connaissions, et nous nous n’étionspréparés que pour un tir unique. Un autre lancer nous aurait permit de fiabiliser le système éjecteur.Finalement on peux dire que ce nest pas la manière dy arriver qui compte mais bien datteindre lobjectif, peux importe lenombre dessais et déchecs.Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 2
  12. 12. CLES-FACIL (INSA de Lyon) Seoul National University, Corée Platinum Star, Japon 1er prix University of Hawaii 2e prix Heimdal High School, Norvège Wolve’Z 2010, Japon 3e prixProjet Altaïr II : Rapport de débriefing 3
  13. 13. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Exploitation des résultatsExploitation des résultatsComme prévu, le vol s’est parfaitement déroulé et l’équipe a pu récupérer la quasi-intégralité des données de vol transmisesen temps réel grâce au système de télémesure radio à grande portée.Altitude GPSOn peut visualiser le décollage de la fusée, son apogée à plus de 4000m d’altitude, puis la descente du module CANSATaprès son éjection.On constate un petit décrochage de la liaison downlink juste avant l’apogée, due à un problème de polarisation radio(l’antenne du module étant en polarisation horizontale, alors que l’antenne de la GSE était en polarisation verticale). Celan’affecte pas le reste du vol et les données sont parfaitement reçues à une fréquence de 5Hz durant le reste du vol.Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 4
  14. 14. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Position GPSOn peut visualiser le décollage de la fusée, son apogée à plus de 4000m d’altitude, puis la descente du module CANSATaprès son éjection.Les coordonnées, initialement sous forme de trames binaires NMEA, sont d’abord converties en coordonnées angulaires(latitude et longitude). Ensuite, une conversion en format UTM (projections transverses de Mercator, effectuées sur deszones de petite taille) est effectuée afin de pouvoir récupérer l’information de distance et d’angle. Une normalisation est enfineffectuée afin de rendre lisibles les résultats.Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 5
  15. 15. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Vitesse verticale GPSLe tracé de la vitesse verticale permet de bien se rendre compte des vitesses de descente du CANSAT. On constate que ladescente sous le grand parachute permet une vitesse de descente d’environ 4 m/s (ce qui correspond aux spécifications dece genre de parachute lorsqu’il n’y a pas de vent) ; la vitesse de descente sous voile (non stabilisée) est en moyenne de20m/s (y compris à l’impact au sol, soit une vitesse de l’ordre de 70km/h).La vitesse de descente maximale est atteinte juste après l’éjection du grand parachute, on atteint alors la vitesse de 110 km/h en descente.Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 6
  16. 16. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Vitesse horizontale GPSLa vitesse horizontale moyenne est toujours située aux alentours de 8m/s, ce qui correspond à la vitesse du vent (en effet, leparachute de stabilisation n’induit pas de vitesse horizontale car son profil est à symétrie centrale).Les cycloïdes sont provoquées par un effet de balancier du CANSAT sous le grand parachute, qui se comporte comme unpendule oscillant. La voile en revanche avance à une vitesse constante, correspondant à la vitesse moyenne de celle duCANSAT.On remarque cependant que la période de rotation du CANSAT est d’approximativement 30s, ce qui est très grand etcorrespond à une énergie cinétique interne relativement faible. On peut donc considérer que la mission de stabilisation estremplie – lorsque la stabilisation n’est pas effectuée, on a des périodes de cycloïdes de l’ordre de la seconde, d’autant plusrapides que les suspentes sont longues.Après l’éjection, la voile ne s’ouvre pas correctement, par conséquent la vitesse horizontale ne change pas et corresponduniquement au vent.Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 7
  17. 17. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Simulation de trajectoireOn a ici utilisé l’algorithme implémenté dans le CANSAT consistant à effectuer un calcul itératif pour trouver le type detrajectoire à effectuer, utilisant la technique de l’horizon fuyant – les ressources de calcul étant limités, seul ce typed’algorithme est utilisable.Le modèle se base sur les paramètres suivants : Vitesse de descente : - 4 m/s Finesse de la voile : variable Trajectoires limitées à deux bank angle différents optimisés Hauteur de largage : 3000 m Prise en compte du vent comme dans la réalité le jour du lancementLes points atteignables sont colorés en rouge, on a en bleu la trajectoire réelle :Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 8
  18. 18. CLES-FACIL (INSA de Lyon)La cible étant située dans la partie gauche du graphique, il aurait été impossible de l’atteindre en raison de la faible finessede la voile qui ne permet pas, en présence de vent, de revenir en arrière suffisamment pour aller vers la cible.Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 9
  19. 19. CLES-FACIL (INSA de Lyon)ConclusionBilan positifEn conclusion, nous voulons dire que nous tirons du projet Altaïr II un bilan très positif.Malgré l’absence de résultats concrets à ARLISS 2010, nous avons validé nombre de nos améliorations. De plus, le premierprix CNES du C’Space 2010 met en avant la qualité du projet, et rajoute un trophée sur les étagères du club.Sur le plan de la communication, nous nous sommes nettement amélioré au travers d’Altair et avons déjà un solide réseaude partenaires industriels pour espérer continuer à faire évoluer notre projet.Découverte d’un tout autre type de compétitionSur le plan de l’expérience, notre voyage à ARLISS fut extrêmement riche en enseignements et rencontres.L’organisation y est totalement différente de celle qu’on trouve en Europe, avec des possiblités de lancement beaucoup plusélargies encourageant fortement l’expérimentation.Le plafond aérien, les différentes tailles de fusées et propulseurs nous permet d’envoyer à plusieurs reprise notre expériencetout en l’améliorant entre chaque lancement. Le principe d’ARLISS, qui se base sur des rocketers “amateurs” développantdes fusées de grande qualité, rend la compétition plus fluide et chaleureuse.ARLISS était à l’unanimité la meilleure compétition à laquelle nous avons participé, un rendez-vous important pour tous lespassionnés de l’aérospatial. Nous en étions extrêmement contents et en sommes revenus avec de nouvelles perspectives etpoints de vue pour nos activités d’expérimentations spatialesPerspectives d’avenirNous souhaitons de tout coeur repartir l’année prochaine pour ARLISS 2010, étant préparé cette fois pour une campagnede test plutôt qu’une compétition. Nous aurons donc notamment à prévoir dans nos budgets l’achat de plusieurspropulseurs, mais peut-être aussi plusieurs prototypes.Egalement, nous avons été invité à envoyer notre fusée dans le désert américain, ce qui serait possible en l’envoyant parcolis quelques semaines avant. Nous pourrions ainsi atteindre des altitudes très interressantes, et élargir notre expérience.Les enseignements tirés lors du développement et sur place vont être transmis au reste du club pour en améliorer ladynamique. Nous avons déjà commencé lors du recrutement des nouveaux membres du CLES-FACIL pour 2010-2011,avec des affiches et des présentations attrayantes, la réalisation d’un mur d’honneur, des idées de nouveaux projets etexpériences au cours de l’année.Enfin, nous avons été chaleureusement invité par Mr. Shinichi Nakasuka de participer à la compétition CanSat japonaise àTokyo. Une telle expérience renforcerait nos liens avec nos amis japonais, très actifs dans le domaine des CanSats, etélargirait encore notre expérience en découvrant un autre type de compétition, et d’autres projets.Nous sommes déterminés à faire tout notre possible pour concrétiser ce projet d’ici ce printemps!Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 10
  20. 20. CLES-FACIL (INSA de Lyon) Rafik MEZIANI Mathieu RIEDINGER Damien LIEBER Florent BOUCHOUXProjet Altaïr II : Rapport de débriefing 11
  21. 21. CLES-FACIL (INSA de Lyon)RemerciementsSans vous, rien n’aurait été possible !!! Merci infiniment à:Sponsors et mécènes Alexis Méténier - Fondation INSA de Lyon Jacques Denavaut – Arianespace Emilie Viez et Claire Semerie - Thalès Thierry Tizon,Gérard Pignault, Gérard Privat, - CPE Lyon Bertrand Reynaud – PELI Vincent Pidoux - BLOX Jean-Louis Guerry - Atis System Jean-Jacques Sacenda - Cervin Stéphane Oillic - NeoMore Daniel Ozarowski - Würth Eletronik Olivier Sanguy - Enjoy Space Yannick Ponnet - Le Progrès Alain Juge - Membre fondateur du CLES-FACIL Nicolas Pillet - CNES Emmanuel Jolly - Planètes SciencesOrganisateurs et rencontres sur place Becky & Jim Green - Organisateurs d’Arliss Dave - Lanceur d’Altaïr II Jim – Camion Télémesure Allen J Palmer, , - rencontre très amicale avec ces rocketers expérimentés Dr. Shinichi Nakazuka , Hiroaki Akiyama &Shusaku Yamaura- IfES(Institute for Education on Space) Dr Shinichi Nakasuka Giovanni Bruno Selmi - Patron du Bruno’s Country Club 1950Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 12
  22. 22. CLES-FACIL (INSA de Lyon)Projet Altaïr II : Rapport de débriefing 13

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