Technologie des capteurs innovants Capteurs de température dans l'espace lointain

Depuis les premières explorations spatiales menées par des scientifiques allemands il y a plus de 70 ans, la demande d'exploration et d'expérimentation dans ce domaine ne cesse de croître. Entre-temps, les premières photos de la Terre ont été prises, des animaux ont été envoyés dans l'espace pour des tests de survie et la première circulation complète de notre planète par un satellite, le Spoutnik 1 soviétique non habité, a été réalisée avec succès.

Le 12 avril 1961, Juri Gargarin a été le premier homme à voyager dans l'espace. Le cosmonaute russe, alors âgé de 17 ans, a fait le tour de la Terre lors de la mission dite Wotstok 1 (East1) en une heure et 48 minutes. Depuis lors, de nombreuses nations ont participé à l'exploration de l'espace, y compris les premiers pas dans l'espace.

En tant que l'un des principaux fabricants de capteurs et en raison des nombreuses exigences et qualifications nécessaires pour les applications spatiales, Innovative Sensor Technology IST AG a été impliquée dans l'industrie aérospatiale dès le début.
 

Des capteurs sur une mission spatiale

Le vaisseau spatial Rosetta a été lancé il y a plus de dix ans par l'Agence spatiale européenne dans le but d'étudier en détail la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Après avoir atteint la comète et s'être placé en orbite autour d'elle en août 2014, l'atterrisseur de la mission, Philae, devrait être lancé en novembre 2014 et achever la mission. L'engin spatial lui-même a été lancé il y a plus de dix ans, mais le début du projet remonte à bien plus longtemps. Au cours de cette période, on estime que plus de 2 000 personnes originaires de toute l'Europe ont travaillé sur ce projet et ses sous-projets. L'un d'entre eux est l'instrument Rosina, qui est un spectromètre pour l'analyse des ions et des neutres. La société Innovative Sensor Technology IST AG a été contactée par l'EMPA, qui construit deux pièces essentielles pour ce projet. Il a été demandé à IST AG de développer trois capteurs de température individuels, ultraminces, spécialement adaptés à l'application. "Jiri Holoubek, directeur technique d'IST AG et responsable du projet chez IST AG depuis le début, explique : "Les capteurs doivent être très précis, stables à long terme et adaptés aux environnements difficiles.
 

Un autre capteur multiparamètres de température/chauffage spécialement conçu a été mis au point pour Tesat-Spacecom. Le satellite de surveillance de la terre Sentinel-1A, lancé en avril 2014, et le satellite de communication européen Alphasat, lancé en juillet 2013, sont tous deux équipés d'un terminal de communication laser (LCT), développé et produit par Tesat. Dans ce LCT, le capteur multiparamétrique d'IST AG assure une température précise des cristaux du laser. Le terminal sert de préparation au système européen de transmission de relais de données (EDRS) et permet un taux de transmission très élevé (environ 3 DVD par minute) entre l'orbite terrestre basse (LEO) et l'orbite terrestre géostationnaire (GEO). Cela devrait permettre d'améliorer les applications et les services de surveillance de la Terre.

L'utilisation de capteurs de température en platine d'IST AG est prévue pour de futures missions spatiales. En 2017, un satellite destiné à l'exploration du soleil devrait être lancé dans l'espace. Il s'approchera du soleil comme aucun vaisseau spatial ne l'a fait auparavant. L'objectif principal sera d'étudier le vent solaire, ce que l'on appelle la météo spatiale. Pour ce faire, le satellite enregistrera les structures de la couronne solaire jusqu'à une distance de 35 km. La durée de la mission devrait être de sept ans.

Un autre projet de satellite, utilisant les Pts d'IST AG, est un nouveau télescope spatial. Le lancement est prévu pour 2020. Le sujet de ce projet est la remesure de l'univers et de ses profondeurs, ainsi que la résolution des phénomènes concernant la matière noire et l'énergie noire.
 

Possibilités offertes par la technologie des couches minces

Les capteurs IST AG sont utilisés pour des mesures dans diverses applications. Selon l'application, des températures comprises entre -200°C et +200°C sont appliquées pour le contrôle actif de la température de l'enveloppe extérieure ou des instruments de mesure à l'intérieur du satellite.

Le contrôle de la température devient de plus en plus important et critique pour les missions dans l'espace. Par conséquent, les fidèles capteurs de température en platine à fil enroulé, qui ont marqué les dernières décennies, sont de moins en moins utilisés dans les projets de satellites. La mesure pure de la température est remplacée par une régulation active de la température. Avec un taux d'échec allant jusqu'à 20 % pour la surveillance, la régulation active ne permet plus de défaillances.

Les capteurs de platine à fil enroulé, qui sont des fils très fins enroulés sur une plaque de céramique, sont très vulnérables aux vibrations ainsi qu'aux cycles thermiques et ont un taux de défaillance élevé. En ce qui concerne la technologie des couches minces, qui est, comme nous l'avons mentionné au début, l'une des compétences clés d'IST AG, la structure de résistance en platine est reliée de manière permanente à la surface en céramique du capteur. Les capteurs conviennent donc parfaitement aux applications soumises à de fortes vibrations.

Actuellement, il n'existe pas sur le marché de capteurs de température en platine qualifiés par l'EAS/ESCC, qu'il s'agisse de capteurs à fil ou à couche mince. Grâce à ses années d'expérience dans l'industrie et à sa participation à de nombreux projets satellites, IST AG a pu prouver la fiabilité de ses capteurs. Afin de permettre aux clients de qualifier facilement les capteurs et de gagner du temps dans le processus, IST AG coopère avec l'ESA. L'objectif principal de cette coopération est d'obtenir des capteurs qualifiés ESCC qui seront utilisés dans toutes les missions de l'ESA.

Grâce à la qualification ESCC, le "Lot Validation Tests" (LVT) n'a pas besoin d'être configuré à nouveau pour chaque commande d'un client. Une enquête a permis d'évaluer les différentes exigences des clients et d'en tenir compte lors du développement. L'objectif de la qualification est d'offrir des capteurs standardisés, ce qui conduit à la disponibilité de certaines variations de ces capteurs chez IST AG. Ceux-ci peuvent alors être commandés en stock, ce qui réduit considérablement les délais de livraison.

Capteurs IST AG, robustes et précis

La technologie innovante des capteurs Les capteurs à couche mince d'IST AG conviennent parfaitement aux applications dans les satellites. Le poids et la taille peuvent être considérablement réduits par rapport aux capteurs à fil enroulé. Même des valeurs de base élevées (jusqu'à 2000 Ω) sont possibles sur un capteur de 2 x 2,3 mm. En outre, il est très important pour les organisations et les entreprises européennes que les produits soient fabriqués dans un pays européen. Cela garantit la disponibilité des capteurs et permet de contourner le risque de restrictions à l'exportation.

Une partie de la stratégie réussie d'IST AG consiste à se diversifier sur différents marchés exigeants. La technologie du spécialiste des capteurs est perfectionnée à un point tel qu'elle permet de couvrir des applications répondant aux exigences de qualité les plus élevées. Cela offre aux clients d'IST AG un tout nouvel éventail de possibilités d'applications.