Analyse post-mission de Clarity-1, une mission de satellite en orbite terrestre basse (avec images et données de vol)
(albedo.com)- Clarity-1, le premier satellite d’Albedo, a démontré la viabilité d’une exploitation durable en très basse orbite terrestre (VLEO), en opérant avec succès dans un environnement sans précédent pour un satellite commercial
- Le coefficient de traînée a été 12 % meilleur que l’objectif de conception, et la résistance à l’oxygène atomique (AO) a été validée, établissant un modèle de durée de vie de 5 ans à une altitude de 275 km
- Le bus Precision développé en interne a fonctionné normalement dans tous les sous-systèmes, et le système sol cloud ainsi que la capacité de mise à jour logicielle en orbite ont été validés
- L’ensemble de la chaîne d’imagerie a été validé, permettant d’atteindre 98 % des technologies nécessaires pour une résolution visible de l’ordre de 10 cm, mais un problème de surchauffe du CMG (gyroscope) a interrompu les communications
- Clarity-1 a démontré la faisabilité d’une exploitation commerciale en VLEO, et Albedo s’appuie sur ces résultats pour développer la prochaine génération de satellites et étendre ses opérations en VLEO
Validation des opérations en VLEO
- Clarity-1 a été lancé via SpaceX Transporter-13 et a démontré la viabilité d’une exploitation en VLEO (très basse orbite terrestre)
- Le coefficient de traînée a été amélioré de 12 % par rapport à la conception, confirmé par des mesures répétées entre 350 et 380 km d’altitude
- Établissement d’un modèle prévoyant une durée de vie moyenne de 5 ans à 275 km d’altitude
- Lors des essais de résistance à l’oxygène atomique (AO), la production électrique est restée stable, confirmant l’efficacité de la conception résistante à l’AO
- Une descente contrôlée de plus de 100 km d’altitude, la réponse aux tempêtes solaires, ainsi que les systèmes de gestion du moment cinétique et de détection de pannes ont fonctionné normalement
- La tolérance aux radiations s’est révélée 4 fois meilleure que prévu, et la précision de détermination d’orbite a également été validée
Validation en vol du bus Precision
- Le bus Precision, développé en 2 ans, a achevé sa validation en vol au niveau TRL-9
- Tous les sous-systèmes et technologies propriétaires (logiciel de vol, cartes électroniques, système de gestion thermique, etc.) ont fonctionné normalement
- Le système sol cloud a été automatiquement intégré à 25 stations au sol, avec mise à jour du planning de mission toutes les 15 minutes
- Exécution de plus de 30 plans de propulsion automatiques par jour, avec télécommande et suivi d’état en temps réel
- 14 mises à jour du logiciel de vol et 1 mise à jour FPGA ont été réalisées avec succès
- Les améliorations logicielles en orbite ont joué un rôle clé dans la résolution des problèmes
Opérations initiales et quatre premières semaines parfaites
- Première communication réussie 3 heures après le lancement, puis passage en mode Protect au bout de 14 heures
- Validation rapide des systèmes clés, notamment les 4 CMG, l’alimentation de la charge utile, l’équilibre thermique et les communications X-band
- Transmission de données stable via une liaison X-band à 800 Mbps, avec confirmation des performances de pointage précises des CMG
- Les principales technologies ont été validées dans un délai bien plus court que prévu
Panne du CMG et contrôle par torque rods
- Le 14 avril, l’un des CMG s’est arrêté en raison d’une hausse de température du roulement du CMG
- Après l’échec de la récupération automatique, le système est passé à un contrôle 3 axes basé sur les torque rods pour protéger les CMG restants
- Avec les seuls torque rods, l’erreur atteignait 15 à 45 degrés, mais des mises à jour répétées du logiciel de vol l’ont ramenée à environ 5 degrés
- L’ISS a été franchie en toute sécurité avant l’entrée en VLEO, et la séparation du capot de protection du télescope a réussi
Acquisition et traitement des images
- Au début, le contrôle par torque rods a provoqué du flou d’image et des défauts d’alignement
- Utilisation des informations météo pour sélectionner automatiquement les images sans nuages
- Après le chargement de l’algorithme de contrôle à 3 CMG, le fonctionnement est devenu parfait, avec 7 prises de vue consécutives et leur transmission en moins de 10 minutes
- Le pipeline de traitement au sol a envoyé les images sur Slack en quelques secondes, atteignant une vitesse de traitement en temps réel rare dans le secteur
- Les performances du capteur (plage dynamique, alignement des couleurs, etc.) ainsi que le jitter/smear se sont améliorés respectivement d’un facteur 3 et 11 par rapport aux objectifs
- La caméra thermique a permis d’obtenir des images IR de haute qualité, distinguant les navires dans la baie de Tokyo, les aciéries et la végétation
Réapparition du problème de CMG et perte de communication
- Le même problème de température est apparu sur un deuxième CMG, dont la cause a été identifiée comme une limite thermique du lubrifiant
- Malgré plusieurs tentatives de récupération, l’exploitation continue est devenue impossible, puis après 9 mois les communications ont été perdues à cause d’une erreur mémoire de la radio TT&C
- Cependant, les données d’exploitation en VLEO ont été collectées en quantité suffisante, permettant de valider le modèle de traînée et la résistance à l’AO
- Selon le suivi de LeoLabs, le satellite poursuit toujours sa descente en VLEO tout en maintenant son attitude de manière autonome
98 % de l’objectif d’imagerie à 10 cm atteint
- 98 % des technologies nécessaires à l’imagerie visible de l’ordre de 10 cm ont été validées
- Traînée, résistance à l’AO, système électrique, gestion thermique, logiciels de vol et sol, algorithmes de pointage, etc. : tout a été démontré
- Le principal défi restant est l’amélioration de la gestion thermique des CMG, avec intégration d’un meilleur refroidissement et d’un renforcement structurel dans la prochaine conception
- Des améliorations de conception complémentaires ont également été finalisées, notamment une rigidité accrue du miroir secondaire et une capacité de chauffage augmentée
Prochaines étapes
- La prochaine mission VLEO devra valider de nouvelles fonctionnalités et une fiabilité améliorée
- Le développement de charges utiles optiques pour les missions EO/IR se poursuit, avec l’objectif de faire de la VLEO la prochaine couche orbitale productive
- Clarity-1 a démontré à la fois les opérations en VLEO, le modèle de traînée, la résistance à l’AO et un bus haute performance
- Albedo s’appuie désormais sur ces résultats pour faire avancer l’ère des satellites commerciaux durables en très basse orbite
1 commentaires
Commentaires sur Hacker News
En tant que fondateur/CEO d’Albedo, il a publié un rapport détaillé sur la première mission de satellite VLEO, Clarity-1
Il y récapitule les images, les réussites, les échecs et les enseignements tirés, et invite aux questions
Lien vers le post officiel
Il demande s’il s’agissait d’une stabilisation inertielle ou d’un pointage actif, et quel rôle ont joué le dipôle magnétique ou la traînée atmosphérique
Comme il est dit qu’un traitement de surface pourrait encore réduire la traînée, il demande quelle importance a réellement la traînée de surface à la vitesse orbitale
Il s’interroge sur la stack utilisée, les méthodes de test, les mises à jour du firmware, le choix des langages, etc.
Il se demande s’ils ont utilisé des simulateurs et quelles startups, en dehors de LeoLabs, participaient à la “space stack”
Les détails techniques sont difficiles, mais l’article dans son ensemble était intéressant, et cela donnait l’impression d’un bon emploi
C’était un excellent rapport. La résolution créative de problèmes en vol était impressionnante, et il aimerait aussi voir des précisions sur la mise à jour du FPGA
Il espère que l’équipe d’Albedo contribuera à démocratiser le VLEO
À noter que le domaine albedo-stuff.com semble avoir expiré
À ce niveau de résolution, la précision de localisation au sol est importante
Ceux qui recherchent de la très haute résolution veulent aussi des images géographiquement précises
La principale source d’erreur venait de l’erreur de quaternion du star tracker, et les futurs systèmes viseront une précision de 3 à 5 m
Le problème de fond semble être que le lubrifiant du gyroscope n’a pas tenu à la température
Il aimerait voir un postmortem sur l’approche d’ingénierie système
Ils continuent d’apprendre malgré la vitesse et les contraintes de ressources propres à une startup
La durée de test n’a apparemment pas été suffisante
Pour une première mission, c’était très réussi, et le niveau de l’équipe ressortait clairement
En revanche, le style d’écriture donne une tonalité “tech bro”, ce qui l’inquiète
Des expressions comme “locked in” ou “nailed it” peuvent paraître immatures à des acteurs plus traditionnels du secteur spatial
La clientèle principale étant composée de décideurs d’entreprise conservateurs, un ton plus professionnel et inspirant confiance serait nécessaire
L’image de l’entreprise pourrait lui faire perdre des opportunités de contrat
Il est difficile de faire confiance à une communication d’entreprise qui n’a pas l’air d’avoir été rédigée directement
Les ingénieurs accordent plus d’importance à la pertinence technique qu’à un style ampoulé
Au contraire, il a apprécié la franchise du blog
Il voit aussi d’un bon œil le fait que les auteurs viennent eux-mêmes répondre aux questions
L’un relève du blog “tech bro”, l’autre d’un registre technique plus approfondi, et il trouve intéressant que les deux approches aient été combinées
Il se demande si l’objectif du VLEO est un usage militaire en orbite basse (par exemple des armes à énergie cinétique pour des projets comme Golden Dome)
Avec les lois en carré, cube et quatrième puissance de la distance, toutes les performances s’améliorent : imagerie, SAR, radar, communications, etc.
Si l’on peut construire rapidement de tels systèmes, cela peut ouvrir un nouveau paradigme d’architecture spatiale
En outre, une orbite plus basse a un effet d’auto-nettoyage, donc moins de débris, et comme elle est sous les ceintures de radiation, elle offre une meilleure résilience après une explosion nucléaire
Projet impressionnant
Il se demande pourquoi ils n’ont largué le cache du télescope qu’après être descendus en VLEO, et comment ils comptent identifier la cause profonde du problème de mémoire sur la radio TT&C
L’approche paraît un peu optimiste, mais reste intéressante
La coordination avec la FCC était compliquée, si bien qu’ils pourraient supprimer ce cache lors de la prochaine mission
La radio provenait d’un fournisseur externe, et ils soupçonnent un problème d’implémentation NAND et ECC
À l’avenir, ils prévoient de fabriquer leur propre radio afin de faciliter les tests, les itérations et le traçage interne des causes