copyright Arianegroup et CNES
Contexte
Le CNES et ArianeGroup ont créé début 2019 l’initiative ArianeWorks vouée à accélérer le développement d’un démonstrateur d’étage de lanceur réutilisable appelé Thémis. D'autres partenaires dont l'Onera l'ont rejointe.
Une des configurations envisagées de ce démonstrateur est un véhicule embarquant 3 moteurs Prometheus pour une hauteur d’environ 30 m de haut et 3 à 4 m de diamètre.
Son ultime mission pourrait se réaliser fin 2023 pour démontrer les préceptes de la réutilisation pour son potentielle intégration dans la prochaine génération de lanceur.
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Projets
Dans le cadre de la convention CNES-Open Space Maker, ArianeWorks propose ici des sujets de sous-systèmes lanceurs alternatifs qui respectent les principes suivants:
- Il doivent être compatible des besoins de Themis. Si la faisabilité et la pertinence technico-économique de la solution développée est démontrée, les projets développés dans le cadre Open Space Makers seront potentiellement intégrés dans le programme de démonstration en vol de Themis.
- Ils respectent les conditions de contribution, la Charte Fédération et tous les autres documents de référence mis à disposition par Open Space Makers dans le cadre de la convention avec le CNES
- Ils seront développés dans un cadre agile et collaboratif: user stories, backlog et principes "fabriquer, tester, apprendre"
- L'organisation proposée par les membres motivés par le projet sera libre et doit être inclusive
- L'équipe ArianeWorks est disponible pour préciser les besoins de performance, de définition d'interfaces et la programmation (type de résultats attendus, grands jalons). Elle pourra apporter son soutien en expertise, management et être présent aux grands jalons de développement. Elle pourra activer des ressources financières pour l'achat de petits matériels.
- Les projets proposés sont parfois en synergie forte avec un lanceur réutilisable en open source. Certains projets seront donc communs avec le projet Ad-Astra, Dans cette optique, il faut avoir consicence des enjeux de la réalité d'un lancement spatial
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Quelle contribution ?
La réutilisation
La réutilisation est la combinaison de la récupération d'un étage et de sa remise en état avant un second lancement. Elle peut apporter plusieurs gains en flexibilité et en coûts pour le client dans la mesure où la fiabilité de la récupération de l'étage est maitrisée et que les coûts associés aux contrôles et à la maintenance de l'étage sont faibles et courts au regard de la production d'un nouvel étage.
La volonté de récupérer un étage impose par contre de concevoir des systèmes spécifiques à la récupération.
Le projet de systèmes alternatifs de pieds d'atterrissage est proposé ici pour questionner le concept classique des pieds. Il doit être robuste à plusieurs échelles d'étage et préférablement explorer des solutions différentes que les acteurs actuels (SpaceX et Blue Origin)
La modularité
Dans ce cadre, des grands principes sont explorés car présentant un potentiel gain en simplicité de design et de développement: l'utilisation de COTS et la modularité entre les modules du ou des démonstrateurs réalisés.
Afin de limiter les coûts de maintenance et faciliter la gestion de configuration, il est proposé de réfléchir et d'améliorer la maturité de laisons modulaires mécaniques entre grands sous-systèmes de l'étage.
Pour rendre robuste le développement de l'avionique lié à la réutilisation la distribution de l'intelligence est une piste explorée.
Les projets Systèmes alternatifs de liaison modulaires et l'Avionique modulaire sont proposés ici.
La micro-gravité
Les missions de démonstration finales non orbitale prévues permettent d’atteindre une certaine altitude à une certaine vitesse.
Une exploitation naturelle de cette capacité est de réaliser des missions de type fusées sondes, avec ou sans déploiement de charge-utile en phase de culmination.
Les expériences ou les objets embarqués devront pouvoir être testés dans un environnement de microgravité, avoir la capacité à être largués dans le vide, de mesurer des paramètres physiques dans l’atmosphère, de réaliser une rentrée atmosphérique ou de pouvoir observer l’univers dans le vide sans pollution lumineuse.
Pour ce besoin, Le projet PELICAN BAY est proposé ici car c'est un sous-système qui pourrait acceuillir des expériences passagères à la démonstration et potentiellement issue de la communauté OSM!
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=>Nous sommes ouverts à de nouvelles idées ou des propositions de projet compatibles des besoins de Themis. L'équipe étudiera la pertinence des propositions au regard des besoins de la démonstration et pourra intégrer vos propositions dans le cadre Themis-Open.
Selon l'avancement des projets, un découpage par phases (trimestres à semestres) sera la bienvenue afin d'inclure tous ceux qui veulent participer,
Selon la manifestation d'intérêt un premier kick-off avec construction d'équipes et début de plan de développement est ciblé pour chacun des sous-systèmes dès fin octobre-début novembre 2019.
Chaque sous-projet initié aura sa page dédiée
Quelles compétences ont été activées ou acquises
| Produit/projet (proposées en oct 2019) | Compétences | Organisation porposée |
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Baie pelican [INITIE fin 2019] fin prévue fin 2021 |
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Idéal pour projet étudiant avec inclusion de makers externes intéréssés Organisation de l'équipe libre avec une structuration globale en agile ("Epic"/"user stories" proposées par CNES/Arianeworks) |
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Organisation de l'équipe libre avec une structuration globale en agile ("Epic"/"user stories" proposées par CNES/Arianeworks) | |
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Système d'atterissage initié en avril 2021 |
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Organisation de l'équipe libre avec une structuration globale en agile ("Epic"/"user stories" proposées par CNES/Arianeworks) |
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Système de liaison modulaire [non initié ] |
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Organisation de l'équipe libre avec une structuration globale en agile ("Epic"/"user stories" proposées par CNES/Arianeworks) |
Résultats principaux
synthèse finale
Themis OPEN d’un point de vue Arianeworks fut un succès
Collaboration calibrée sur environ 2,5 ans et Arianeworks se termine avec le périmètre Themis début 2022
Themis a évolué vers une dynamique moins exploratoire avec des programmes financés au niveau européen
Valeur ajoutée transversales pour les deux parties
•Consolidation des problématiques Contrôle export
•Proposition d’un mode d’organisation agile entre partenaire industriel et FOSM
•Approche Win-Win (apprentissage mutuel, co-ingénierie, alignement stratégique et sentiment d’appartenance mutuel à l’environnement de chaque entité, « se mettre au service des projets OSM »)
•Expertises complémentaires
Aller plus loin pour les prochains partenariats? OUI car le potentiel est grand MAIS anticiper
•Approche système
•Control export
•Ressources et organisation
•Alignement stratégique, calendrier co-construit
•PI non critique
•Croyance dans l’open-innovation et pédagogie interne projet (pour le partenaire)
Sous-projets
Avionique modulaire de système de lancement
Avionique modulaire pour système de lancement basée sur un standard ouvert et majoritairement constituées de produits COTS.
Avionique scalable en terme de tenue aux environnements …
Baie Pelican
Module d'acceuil charge-utile de fusée-sonde réutilisable pour des expériences en micro-gravités, d'observation ou larguables à haute altitude
Cette structure pourrait être employée sur la démonstration …
Sous-système "lasso" de récupération d'étage
Sous-Projet Themis Open d'enlacement d'étage récupérable . Ce projet adresse un sous-système fonctionnel d'un concpet de capture d'étage à l'aide de câbles en remplacement des …