16 Juin 2015

ELYSIUM, le jumeau terrestre d'InSight

Depuis 2009, le CNES propose à des étudiants de construire des répliques grandeur nature des engins envoyés dans l'espace. Après le rover Curiosity puis l'atterrisseur Philae, ELYSIUM reproduit l'atterrisseur InSight.

Comme des grands

Des étudiants en BTS de l'Académie de Toulouse ont réalisé une réplique à l'échelle 1 de l'atterrisseur InSight qui va étudier le cœur de Mars en 2016. Leur maquette de l'atterrisseur et de ses instruments est le parfait jumeau de celui qui se posera sur la planète rouge. À quelques détails près.

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Fidèle à l'engin martien.   © CNES/ill.Michel REGY

Grandeur nature

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Elysium, la réplique d'Insight, est exposée dans des manifestations grand public © CNES/ill.Michel REGY

La consigne était claire, le cahier des charges précis : réaliser une réplique à taille réelle de l'atterrisseur InSight et de ses deux principaux instruments, le sismomètre SEIS et le système de sondage du flux de chaleur HP3.

Même si de nombreux éléments ne sont pas opérationnels, aucun détail ne manque. Car si elle ne va pas sur Mars, la réplique, baptisée ELYSIUM [ Du nom de la plaine martienne sur laquelle va se poser InSight], a une mission précise : promouvoir la mission InSight et ses enjeux scientifiques et techniques auprès du grand public. La maquette sera ainsi exposée dans diverses manifestations, à commencer par le Salon du Bourget 2015.

Fonctionnelle

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Le bras robotisé dépose la réplique de HP3, du SEIS  et de son bouclier protecteur. © Artem Tchaïkovsky/CNES

C'est un super outil, s'enthousiasme Philippe Laudet, chef de projet au CNES de l'instrument SEIS d'InSight. On se rend compte de la taille de l'atterrisseur et du fonctionnement de ses instruments.”

Les principaux éléments de la maquette peuvent en effet être actionnés : comme sur l'original, les panneaux solaires se déploient et le bras robotisé dépose la réplique en 3D de l 'instrument HP3, le sismomètre SEIS et le bouclier qui le protège du vent et des écarts de températures martiens. Le sismomètre, dont les pieds s'adaptent au terrain comme SEIS le fera sur Mars, réalise également des mesures transmises à une tablette numérique.

Un projet collaboratf

Comme les ingénieurs américains, français et européens qui travaillent sur la mission InSight, les 200 élèves qui ont réalisé ce projet ont dû, chacun de leur côté, concevoir, prototyper puis réaliser des éléments qui devaient ensuite parfaitement s'assembler.

"C'est souvent ce qui est le plus compliqué : non pas de trouver des gens compétents, mais des personnes capables de travailler ensemble, salue Philippe Laudet. C'est formateur. ”

Sonder le cœur de Mars

InSight est une mission d'étude de la structure interne de Mars. Son but : comprendre comment s'est formée puis a évolué la planète rouge. Ses instruments principaux sont le sismomètre SEIS, chargé d'enregistrer la moindre secousse et un capteur de flux de chaleur, le HP3, qui enfoncera une sonde à 5 mètre de profondeur pour mesurer la quantité de chaleur émise vers la surface. Le SEIS a été développé sous maîtrise d'œuvre du CNES, en coopération avec de nombreux organismes scientifiques européens et français dont l'Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP)

Une organisation en projet

Plus de 200 élèves de 22 BTS répartis sur l'ensemble de l'Académie de Toulouse ont travaillé ensemble. Une collaboration délicate qui a réclamé deux années de travail et une organisation à la hauteur du projet.

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Une organisation au cordeau.       © Artem Tchaïkovsky/CNES

Travail d'équipe

Pour faciliter sa réalisation, la réplique ELYSIUM a été décomposée en 8 modules : les panneaux solaires, le bras articulé, l'instruments SEIS, le corps et les pieds de l'atterrisseur, l'énergie, le pilotage, les accessoires et la caisse de transport. Plusieurs lycées ont travaillé sur chacun de ces éléments, comme des équipes projets, avec, à chaque fois, un lycée référent qui faisait office de chef de projet. “ La tâche était complexe, reconnaît Julien, étudiant en BTS CRSA. Cela demandait de la précision dans la programmation, des validations de la part de tout le monde, du CNES, des différents lycées… ”

En deux temps

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Les solutions techniques ont été présentées devant un jury.   © Artem Tchaïkovsky/CNES

La réalisation d' ELYSIUM s'est déroulée sur deux ans. La première année, plusieurs lycées ont imaginé des solutions pour chaque module puis les ont confrontées devant un jury de professionnels, comme une vraie revue technique. Les critères ? Le respect du cahier des charges, le coût, l'esthétique, la facilité de réalisation et d'utilisation.

La solution retenue a ensuite été finalisée la seconde année, toujours par des équipes de plusieurs lycées.

Alex, étudiant en BTS Conception de Produit Industriel (CPI) a apprécié le processus : “ J'ai participé à la conception du bras robotisé. Outre le plaisir de travailler sur un engin spatial, cette expérience m'a permis de suivre un projet jusqu'au bout : le concevoir, suivre la fabrication du prototype par un autre lycée, puis défendre notre création lors de la revue. ”

Intégration

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Des étudiants de spécialités très diverses ont collaboré aux différentes phases du projet.  © Artem Tchaïkovsky/CNES

Le travail de chaque lycée a été peu a peu assemblé au Lycée Victor Hugo de Colomiers, chargé de l'intégration.  Une tâche complexe qui permet à chaque étudiant  de voir intégrer sa réalisation au projet final. “ La réalisation de la maquette leur a donné une idée de la façon dont on travaille avec les ingénieurs pour s'inscrire dans un projet, la nécessité de comprendre l'environnement dans lequel leur travail va s'insérer ”,  explique Joël Voyé, enseignant en BTS IRIS au lycée Victor Hugo de Colomiers.

 

Vidéo : Elysium en 3D, © CNES / Michel Regy 2015

Un projet éducatif

Elysium s'inscrit dans le cadre des actions de promotion des sciences et techniques spatiales auprès des jeunes et du grand public par le CNES. Son but est aussi de faire connaître les filières scientifiques et d'encourager les étudiants à poursuivre  dans cette voie.

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Un projet éducatif.   © Artem Tchaïkovsky/CNES

Un projet qui compte

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La réalisation des étudiants compte dans l'évaluation de leur BTS. © Artem Tchaïkovsky/CNES

Elysium planitia, c'est le nom du site martien choisi pour l'atterrissage de la mission InSight.

ELYSIUM, cela signifie aussi "Educative Lander by Young Students for Insight Upon Mars",  car la construction de la maquette s'inscrit dans une démarche éducative.

Il s'agit pour les étudiants, de réaliser un projet de fin d'étude, intégré dans leur évaluation. Pour le CNES, proposer une telle réalisation permet d'encourager et de promouvoir les filières scientifiques et techniques.

L'attrait du spatial

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Toucher du doigt la complexité d'un projet spatial, un défi stimulant. © NASA/JPL-Caltech/Lockheed Martin

En construisant ELYSIUM, les étudiants contribuent, à leur façon, à la réalisation d'un projet spatial. Le défi est stimulant. 

Ce projet nous a permis de nous surpasser, Il a fallu surmonter des difficultés, des pannes, des changements, et au final nous avons réussi à rendre dans les temps un projet qui fonctionne. J'en suis fière. ” 

- confie Carmelle, étudiante en BTS électrotechnique qui n'imaginait pas que sa formation pouvait la conduire à travailler dans le spatial.

Une expérience professionnelle

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Les étudiants ont rencontré des ingénieurs du CNES impliqués dans la mission Insight. © Artem Tchaïkovsky/CNES

 Durant les deux années du projet, les étudiants ont pu découvrir d'autres filières et d'autres métiers. “ On a créé des pièces et accessoires, fait les platines, ainsi, on a fait de l'usinage, de l'électricité, de la conception de pièces… énumère Mathieu, étudiant en BTS CRSA, cette variété est très enrichissante ! ”

“ Cela permet aux élèves de se confronter à des conditions de travail réelles et dans des délais précis, complète Laurent Costes, professeur de Génie mécanique au lysée Victor Hugo de Colomiers et responsable du projet au sein de l'Académie
“ Grâce à ce type de projet, des élèves ont poursuivit leurs études, conclut Alain Gaboriaud,  coordinateur du projet ELYSIUM au CNES. Pas forcément dans le spatial, mais cela leur montre ce qu'ils sont capables de réaliser, leur prouve qu'ils peuvent toujours aller plus loin et faire des choses toujours plus intéressantes.”

De l'école à l'Espace, un lien historique

L'agence spatiale française est liée par une convention cadre avec l'Éducation Nationale et par des conventions académiques spécifiques comme ici avec l'Académie de Toulouse.
En 2009, au sein de cette même Académie, des BTS avaient déjà réalisé une maquette à échelle 1 du robot martien Curiosity. Et en 2014, une convention avec les Académies de Créteil, Paris, Limoges et Versailles a permis à d'autres étudiants de réaliser la réplique de Philae, le robot envoyé sur la comète Chury.