Lancement d'Ariane 6 : 3Cat-4, réflexion terrestre

3Cat-4 (qui se prononce « kioube kat for ») est un CubeSat d’observation de la Terre de 1 kg développé par l’Université Polytechnique de Catalogne (Espagne) et sélectionné par le programme « Fly Your satellite! » d’ESA Éducation pour voler à bord du premier vol d’Ariane 6.

La conception de 3Cat-4 a été soigneusement contrôlée par des experts dans le cadre du programme ; ceux-ci ont fourni un soutien pour la conception et les tests à l’équipe de la mission, y compris lors d’importants tests environnementaux dans l’installation CubeSat Support Facility (CSF) d’ESA Éducation, à l’ESEC-Galaxia, en Belgique.

À part cela, le nanosatellite a été presque entièrement développé par des étudiants diplômés et des étudiants de premier cycle ; ils ont conçu, construit et validé la grande majorité de ses composants, mené des analyses complexes et planifié et réalisé des campagnes d’essais avec des équipements spécialisés. La mission est un élément central du cursus ou de la thèse de doctorat de plusieurs d’entre eux.

« L’objectif principal de la mission est éducatif : former un groupe d’étudiants aux techniques et méthodologies impliquées dans le pilotage d’une mission spatiale, tout en menant un travail d’équipe stimulant avec un réel sens des responsabilités », explique Alexander Kinnaird, coordinateur ingénierie de l’ESA pour le projet Fly Your Satellite!

« Mais 3Cat-4 a aussi plusieurs objectifs scientifiques et technologiques qui, nous l’espérons, démontreront le grand potentiel des CubeSats dans les technologies spatiales innovantes, habituellement réservées aux satellites de plus grande taille ».

L’expérience scientifique principale de la mission consistera à mesurer plusieurs variables climatiques importantes à l’aide d’une technique appelée réflectométrie par système de positionnement par satellites, réflectométrie GNSS, ou tout simplement GNSS-R. Celle-ci consiste à mesurer les signaux des systèmes de positionnement par satellites, comme Galileo et GPS, qui sont réfléchis par la surface terrestre.

Cette « télédétection passive » mesure la différence entre les signaux directement reçus des satellites de navigation en orbite et ceux de ces mêmes satellites qui ont été réfléchis par la Terre. Grâce à ces données, 3Cat-4 pourra mesurer les propriétés de la surface réfléchissante et détecter plusieurs types de phénomènes météorologiques, déterminer la topographie terrestre et la couverture végétale, et extraire de données océaniques des informations comme la couverture et l’épaisseur de la glace.

En plus de ses capacités de télédétection, 3Cat-4 embarquera un « radiomètre en bande L » – un instrument qui détecte les rayonnements émis dans la gamme de fréquences de 1 à 2 GHz, ce qui permet d’analyser l’humidité des sols et la salinité des océans. Le CubeSat disposera également d’un Système d’identification automatique (AIS) lui permettant de suivre les navires le long de leurs routes intercontinentales. Il comprend également un système de détection et d’atténuation des interférences en radiofréquence, particulièrement important pour les observations par radiométrie micro-onde utilisées pour les mesures de l’humidité du sol.

Point crucial, 3 Cat-4 démontrera la faisabilité et les performances de son antenne de 0,5 mètre en forme de ressort, NADS (Nadir Antenna and Deployment Subsystem). Rangée lors du lancement, l’antenne ne prendra que très peu d’espace, ce qui lui permettra à l’avenir d’être incluse dans des CubeSats encore plus petits. Une fois en orbite, elle se déploiera pour effectuer des observations impressionnantes, généralement du domaine de missions plus grandes, offrant un regard puissant sur la Terre malgré sa petite taille.

« 3Cat-4 démontrera la capacité de petits CubeSats à fournir un grand service d’observation de la Terre, motivant non seulement les étudiants impliqués mais aussi l’ensemble de la communauté » déclare Lily Ha, coordinatrice de l’ESA pour les activités étudiantes universitaires.

« Ariane 6 est le lanceur idéal, parfaitement adapté aux exigences techniques et programmatiques de la mission, et de grande valeur éducative et promotionnelle. Nous sommes très heureux de soutenir l’innovation des nouveaux lanceurs européens, de faire partie d’un lancement si historique et d’être pour toujours associés à ce vol. »

Le lancement d’Ariane 6 est prévu pour juin-juillet 2024. Ariane 6 prend la relève d’un lanceur qui a connu un énorme succès, Ariane 5, principal lanceur européen pendant plus d’un quart de siècle. Ariane 5 a volé 117 fois entre 1996 et 2023 au départ du Port spatial de l’Europe en Guyane française.

« Tout au long du projet, nous avons vu plusieurs cohortes d’étudiants brillants de l’UPC rendre possible la technologie derrière 3Cat-4 », explique Cristina Del Castillo Sancho, coordinatrice ingénierie de l’ESA pour l’enseignement universitaire.

« Ils ont osé rêver de cette mission complexe, et ESA Éducation et leur Université leur ont apporté l’expertise et les ressources nécessaires. Au décollage d’Ariane 6, cette nouvelle génération d’ingénieurs sera fière de voir son satellite passer son ultime test – enfin dans l’espace. »

L’équipe de la mission 3Cat-4 sera stationnée à l’occasion du lancement dans sa salle de contrôle au Centre des opérations de Barcelone, d’où elle dirigera le satellite et recevra la télémétrie et les données scientifiques via la station sol de Montsec située dans les Pyrénées.

« C’est très gratifiant de voir notre satellite enfin prêt au lancement. Le voyage a été incroyable pour toutes les personnes impliquées, et la quantité de connaissances acquises pendant le développement ne peut pas être surévaluée », conclut Luis Juan, chef de l’équipe 3Cat-4 à l’Université Polytechnique de Catalogne.

« Chaque étape franchie a été accueillie avec enthousiasme : le premier démarrage de l’ensemble du satellite assemblé, une simulation de mission d’un mois, les tests critiques de vibrations et de vide thermique. Grâce au soutien de l’équipe Fly Your satellite! de l’ESA et de tous les experts qui nous ont aidés à effectuer la vérification de la mission, nous sommes maintenant confiants que le succès attend 3Cat-4 pendant son voyage dans l’espace ».