Spatial

Vérification de l'intégrité des lignes opto-pyro dans les lanceurs et les satellites

Vérification de l’intégrité des lignes opto-pyro dans les lanceurs et les satellites.

Le défi
Vérifier l’intégrité des lignes optopyro à bord des lanceurs spatiaux et des satellites, avant d’activer des fonctionnalités spécifiques de l’engin spatial telles que l’allumage des boosters ou la séparation des étages.

Contraintes majeures
La solution doit résister :

  • à des températures extrêmes de -125 °C à +150 °C, avec des changements de température soudains (>10 °C par minute)
  • à l’humidité
  • à des atmosphères corrosives
  • à la force d’accélération
  • à des niveaux de vibrations élevés
  • au lancement de charges
  • à l’altitude
  • aux rayonnements
  • au vide

Solution SEDI-ATI
Nous proposons des composants à base de fibres optiques qui résistent aux contraintes spatialisées et qui viennent interroger les lignes optopyrotechniques. Nous avons notamment conçu un multiplexeur multimode spatialisé comportant un filtre dichroïque spécifique sur le port de ligne.

Avantages de la solution SEDI-ATI
Nous maîtrisons le dépôt de couches minces que nous réalisons en interne. Notre WDM durci comporte donc un filtre dichroïque sur mesure directement déposé sur la fibre optique du port de ligne. En outre, ce composant fibré est conçu avec des matériaux légers et non-dégazants, ainsi qu’avec des fibres optiques qualifiées pour le spatial avec un revêtement en époxy acrylate pouvant résister à des températures élevées.

Vérification de l'intégrité des lignes opto-pyro dans les lanceurs et les satellites

SEDI-ATI propose des multiplexeurs en longueurs d’ondes, multimodes et spatialisés, pour contrôler l’intégrité des lignes optopyrotechniques utilisées pour déclencher l’allumage des lanceurs et des satellites.

Les systèmes opto-pyrotechniques sont largement utilisés dans les lanceurs et les satellites. Des impulsions laser intenses sont distribuées par des fibres optiques pour activer des événements spécifiques par le biais d’explosions contrôlées. Parmi les opérations déclenchées par la longueur d’onde d’allumage figurent l’allumage de moteurs, de boosters et de roquettes. L’opto-pyrotechnie est également utilisée pour la séparation des étages et des charges utiles, l’ouverture des valves, la passivation et, si nécessaire, la neutralisation du lanceur. Certains lanceurs peuvent comporter plusieurs centaines de mètres de lignes optopyro et plusieurs dizaines de fonctions pyrotechniques.

L’opto-pyrotechnie, c’est-à-dire l’initiation ou le déclenchement par impulsions laser, présente plusieurs avantages :

  • aucun explosif primaire n’est nécessaire (l’utilisation d’explosifs secondaires comparativement insensibles augmente la sécurité)
  • les appareils sont légers et compacts
  • les appareils fournissent une réponse quasi instantanée
  • masse totale réduite
  • nouvelle fonctionnalité éventuelle (test et vérification du système intégré)
  • les besoins en courant sont faibles
  • potentiel pour améliorer la sécurité (immunité aux IME et à l’EDD).

Bien que le système se soit avéré à la fois fiable et sûr, il est difficile de vérifier l’intégrité des lignes optopyro.

Afin de détecter en toute sécurité un défaut sur la ligne de train opto-pyrotechnique, tel qu’une transmission défaillante ou une connexion faible, SEDI-ATI a développé un multiplexeur multimode en longueur d’onde [WDM] personnalisable avec des propriétés adaptées à ce type d’application.

Les matériaux sont sélectionnés avec soin : très faible dégazage, léger, qualifié pour l’espace… Ainsi, ce WDM durci remplit sa fonction de contrôle de sécurité dans des conditions opérationnelles de température, d’altitude, de vide, de rayonnement… De plus, ses performances ne sont pas affectées par les forces d’accélération, ni par les chocs et les niveaux de vibration rencontrés lors des opérations de manutention, de transport et de lancement.

Grâce à notre capacité interne à réaliser des dépôts de couches minces, nous pouvons concevoir des filtres dichroïques spécifiques à chaque application. Notre WDM personnalisable peut par exemple vérifier l’intégrité de la ligne au moyen d’une longueur d’onde d’interrogation de très faible énergie, et permettre la transmission d’une longueur d’onde d’allumage provenant d’un laser haute puissance.

Lorsque le WDM renvoie une atténuation inhabituelle de la longueur d’onde d’interrogation vers la ligne de surveillance, il révèle qu’il y a un défaut sur la ligne opto-pyrotechnique. En effet, la signature lumineuse résultante est analysée par un OTDR (optical time-domain reflectometer) qui fournit des informations détaillées sur l’emplacement et l’état général des épissures, des connexions, des défauts et autres caractéristiques d’intérêt.

Lorsqu’il est prouvé qu’il y a une défaillance sur la ligne de transmission, le dispositif opto-pyrotechnique empêche la longueur d’onde d’allumage d’être tirée. Au contraire, lorsque la signature de la lumière d’interrogation rétrodiffusée est “normale”, le laser d’allumage peut activer l’initiateur opto-pyro [IOP] (ou le détonateur opto-pyro [DOP]) qui déclenchera la séparation de l’étage ou l’allumage du booster par exemple.

SEDI-ATI est très impliquée dans le programme qui consiste à contrôler l’intégrité des lignes optopyro utilisées pour déclencher l’allumage du moteur P120C. Le P120C servira de propulseur latéral pour les lanceurs Ariane 6 et équipera le premier étage de Vega-C. Le 7 octobre 2020 a eu lieu le dernier test d’allumage réussi du moteur dont le vol inaugural est prévu courant 2022.