Au cours des 20 dernières années, les satellites cubiques ont joué un rôle important dans le domaine de l'exploration et de la recherche en technologie aérospatiale. Le fonctionnement des CubeSats en orbite nécessite un système de détermination et de contrôle d'attitude (ADCS). Le magnétorqueur intégré au circuit imprimé est l'un des ADCS les plus précis et les plus efficaces, qui convient particulièrement pour fournir un couple aux satellites en orbite terrestre basse (LEO) afin de contrôler leur direction.
Que sont les Cubesats ?
Les CubeSats, également appelés satellites cubiques, sont de petits satellites généralement utilisés pour mettre en orbite de petites charges utiles expérimentales. En raison de leur petite taille, de leur faible coût et de leur faible consommation d'énergie, ils sont utilisés dans de nombreux domaines, notamment les expériences scientifiques aérospatiales, la surveillance de l'environnement terrestre, le GPS, etc.
Ils sont généralement classés en fonction du nombre d'unités qui les composent, une unité (1U) correspondant à un module de (10 x 10 x 10) cm3. Les CubeSats sont généralement de 1U, 2U, 3U, voire 6U, et l'un des défis courants liés à l'exploitation de ces satellites est le contrôle de l'attitude du CubeSat, c'est-à-dire son orientation dans l'espace. Cela se fait à l'aide d'un système de détermination et de contrôle d'attitude (ADCS).
Qu'est-ce que Magnetorquer ?
Un magnétorqueur est un système de contrôle d'attitude (ADCS) relativement peu coûteux qui applique un couple externe sur un CubeSat. On les appelle parfois simplement « couples », et ils se divisent en deux catégories : les « tiges de couple cylindriques » et les « bobines de couple magnétiques compactes ». Les deux fonctionnent selon la loi de Solénoïde et la loi d'Ampère, mais les premières contiennent un matériau ferrite afin d'améliorer leur moment dipolaire magnétique.
Comme la source de couple est basée sur la force de Lorentz, il existe un axe incontrôlable parallèle au vecteur de densité de flux géomagnétique. De plus, les coupleurs magnétiques ne peuvent fonctionner que dans des environnements contenant un champ magnétique suffisamment localisé, comme l'orbite terrestre basse (LEO).
Le coupleur magnétique nécessite également des informations sur le vecteur de densité de flux magnétique local pour sa logique de contrôle d'attitude. Un moyen simple d'obtenir ces données consiste à utiliser un magnétomètre. La propagation à l'aide du modèle IGRF fonctionne également. Le contrôle basé sur le couple est probablement l'approche la plus simple pour le contrôle actif de l'attitude. Mais sa précision de contrôle n'est que d'environ 1 à 5 degrés.
Schéma fonctionnel du magnétorqueur
Types de magnétorqueurs
Tige magnétique cylindrique
Un magnétorqueur cylindrique se compose d'une bobine cylindrique de fil métallique et d'un aimant permanent monté à l'intérieur du vaisseau spatial.
Lorsqu'un courant électrique traverse la bobine, un champ magnétique est généré qui interagit avec le champ magnétique de l'aimant permanent. Cette interaction produit un couple qui peut être utilisé pour faire tourner le vaisseau spatial dans la direction souhaitée.
L'un des avantages du magnétorqueur cylindrique réside dans sa simplicité et sa fiabilité. Il s'intègre facilement dans la conception du vaisseau spatial et nécessite un entretien minimal. De plus, il s'agit d'un dispositif à faible consommation d'énergie, ce qui est important pour les vaisseaux spatiaux dont les ressources énergétiques sont limitées.
La tige magnétique cylindrique est le meilleur magnétorqueur disponible pour générer des couples plus élevés et, par conséquent, améliorer le contrôle de l'attitude. La tige magnétique est également conçue pour s'adapter parfaitement aux dimensions d'un CubeSat.
Compact Magnetorquer Coil
La bobine d'un magnétorqueur compact est généralement constituée d'un fil métallique fin enroulé autour d'un noyau, qui est généralement fabriqué à partir d'un matériau magnétique tel que le fer ou la ferrite. Lorsqu'un courant électrique traverse le fil, il crée un champ magnétique qui interagit avec le champ magnétique terrestre, provoquant la rotation du vaisseau spatial.
La conception compacte de la bobine magnétique est importante car l'espace est limité sur la plupart des engins spatiaux et des satellites. Par conséquent, un dispositif plus petit capable de produire un champ magnétique suffisant est hautement souhaitable. De plus, une bobine magnétique compacte peut réduire le poids et le coût de l'ensemble du système.
Plusieurs entreprises produisent des bobines magnétiques compactes, notamment CubeSatShop, Sinclair Interplanetary et Blue Canyon Technologies. Ces entreprises proposent une gamme de tailles et de conceptions pour répondre aux besoins spécifiques des différentes missions spatiales et satellitaires.
Magnetorquer PCB Solutions
Il existe peu de fournisseurs commercialisant des cartes PCB Magnetorquer pour Cubesat sur le marché, l'un d'entre eux étant ISISPACE.
Si vous souhaitez réaliser vous-même la conception de la carte magnétorqueuse, nous sommes là pour vous aider !
