Etalonnage de la mission spatiale MICROSCOPE : optimisation des performances

par Emeline Guiu

Thèse de doctorat en Automatique et informatique appliquée

Sous la direction de Jean-Jacques Loiseau et de Manuel Rodrigues.

Soutenue en 2007

à Nantes .


  • Résumé

    The objective ot the MICROSCOPE mission is to verify the Equivalence Principle to a precision never archieved before. The test is based on the precise measurement of a gravitational signal by a differential electrostatic accelerometer on board a microsatellite in free fall. The knowledge of certain inertial or dimensional instrument parameters is crucial for the precision of the calculation, but these parameters cannot be measured on ground with the precision required. Certain procedures are thus planned to determine their exact values in orbit, during a calibration phase preceding the test campaign. As the flight instument cannot function on ground, the procedures must be validated by a computer simulation. The work described in this thesis consists in a proposal of a set of calibration procedures, and the development of a simulation to validate it. The first step of the approach consists in establishing the equations for the satellite dynamics, including the continuous attitude control and drag compensation. The analysis of this model allows the determination of which parameters must be calibrated and then the development of a set of specifications to guarantee their impact on the calibrated measurement is less than the desired precision. The calibration procedures are then designed to identify each paramater, which includes the measurement acquisition scenarios but also the protocols for the data processing. Due to the high precision required, the scenarios are specific and the data processing is inspired by the methods of calculation by intervals. Finally, a detailed simulation of the instrument and its environment is developed to validate the proposed procedures.

  • Titre traduit

    Calibration for the microscope space mission : performance optimization


  • Résumé

    La mission MICROSCOPE a pour but de tester le Principe d'Equivalence avec une précision encore jamais atteinte. Ce test repose sur la mesure très fine d'un signal gravitationnel à l'aide d'un accéléromètre électrostatique différentiel au coeur d'un microsatellite en chute libre. La connaissance de certains paramètres dimensionnels ou inertiels de l'instrument est cruciale pour atteindre la performance du test, mais ces ceux-ci ne peuvent être mesurés au sol ave la précision nécessaire. Des procédures d'étalonnage sont donc prévues pour permettre leur identification en orbite avant la mesure du test. L'instrument ne pouvant être utilisé au sol, une validation en simulation est nécessaire. Le travail développé dans la thèse a consisté à proposer des procédures et développer un simulateur pour les valider. La démarche a d'abord consisté à établir les équations de la dynamique du satellite asservi, incluant le contrôle d'attitude et la compensation de traînée continus. L'analyse du modèle a permis de déterminer les paramètres à identifier, puis de proposer un premier jeu de spécifications. Celles-ci ont pour but de garantir que leur impact sur la mesure après étalonnage est inférieur à la précision recherchée. Les procédures à mettre en oeuvre ont ensuite été déterminées pour estimer chacun des paramètres : les scenarii d'acquisition de mesure, mais aussi les protocoles de dépouillement des données. Du fait de la grande précision demandée, les scenarii sont spécifiques, et les traitements inspirés des méthodes de calcul par intervalles. Un simulateur précis de l'instrument et de son environnement a été développé afin d'effectuer une première validation des procédures proposées.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (220 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 119-124.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2007 NANT 2156
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th. 2279 bis
  • Bibliothèque : Observatoire de la Côte d'Azur. Laboratoire Géoazur. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T I-491
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