Etude et conception du segment spatial du nanosatellite universitaire masat1 avec ordinateur de bord secondaire reconfigurable a base de FPGA

Abstract

Ces dernières années, les nanosatellites ou Cubesats connaissent une croissance considérable vu qu'ils permettent de réaliser, à faible coût et dans un délai réduit, une large gamme de missions spatiales (industrielles ou scientifiques) en orbite terrestre basse. Dans ce contexte, ce travail de thèse a pour objectif de concevoir le segment spatial du premier nanosatellite universitaire marocain MASAT1, avec comme charge utile un ordinateur de bord secondaire reconfigurable en orbite. Ce travail de recherche a aussi pour ambition de positionner les universitaires marocains dans un créneau à forte valeur ajoutée, à savoir les technologies spatiales. Ainsi, nous avons, dans un premier temps, réalisé une analyse de la mission comprenant une étude orbitale et une évaluation des contraintes spatiales et des contraintes de lancement. Ce qui nous a permis de déduire les contraintes de conception des différents sous-systèmes du segment spatial du nanosatellite MASAT1. Dans un deuxième temps, nous avons réalisé l'étude et la conception des différents sous- systèmes du segment spatial, en tenant compte des contraintes liées aux dimensions, poids, consommation d'énergie, contraintes spatiales et contraintes de lancement. Nous avons opté pour une architecture distribuée utilisant le bus I2C comme bus de communication. Cette approche s'est avérée la meilleure possible car elle offre une modularité au niveau de la conception matérielle et logicielle, ainsi qu'une testabilité indépendante des différents sous- systèmes. La contribution innovante de notre travail de recherche réside dans la charge utile qui consiste à utiliser le nanosatellite comme une plateforme permettant de tester la fiabilité d'un ordinateur de bord reconfigurable en orbite. L'architecture matérielle et logicielle de ce dernier a été conçue selon une approche System-on-Chip en utilisant le soft processeur Microblaze et les fonctionnalités de reconfiguration du FPGA (Field Programmable Gate Array) Xilinx Spartan-6 à mémoire SRAM (Static Random Access Memory). Nous avons pu, à travers cette thèse, acquérir la technologie et les compétences de base nécessaires pour l'ingénierie spatiale, en plus de proposer une architecture temps réel embarquée à faible consommation et flexible au niveau de la reconfiguration en orbite de ses fonctionnalités matérielles et logicielles.